Modelo ASTER. Modelo hidrológico pluviométrico-nival de simulación y previsión MANUAL DE USUARIO

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1 Modelo ASTER Modelo hidrológico pluviométrico-nival de simulación y previsión MANUAL DE USUARIO

2 Modelo Aster Modelo hidrológico pluviométrico-nival de simulación y previsión. Ingeniería 75 S.A. Velázquez 87, 4º dcha MADRID Tef.: Fax: Soporte e información: aster@ing75.com Coordinador Técnico: Guillermo Cobos Campos Diseño y Desarrollo: José Agustín Collado Tramoyeres Fotografías: Alfonso Pedrero Muñoz, Francisco Aguado Albert Maquetación: Yolanda Muñoz Martín Copyright , Ingeniería 75 S.A. Reservados todos los derechos. Advertencia: Este programa está protegido por las leyes de derechos de autor y otros tratados internacionales. La reproducción o distribución ilícitas de este programa, o de cualquier parte del mismo, sin consentimiento por escrito del propietario del copyright, está penada por ley con severas sanciones civiles y penales y será objeto de todas las acciones judiciales que corresponda. Portada: Lecherines, cuenca del río Aragón (Pirineo)

3 INDICE DE CONTENIDOS CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN GENERALIDADES CONTENIDO DE ESTE MANUAL... 2 CAPÍTULO 2. EL MODELO HIDROLÓGICO ASTER INTRODUCCIÓN FUNCIONAMIENTO GENERAL Cálculo de aportaciones Función de producción Función de transferencia Cálculo de la Evaporación Cálculo de nieve Rutina de acumulación nival Rutina de fusión nival Ajuste de datos de nieve Cálculo de volúmenes previstos CALIBRADO DEL MODELO CAPÍTULO 3. EL ENTORNO ASTER REQUERIMIENTOS INFORMÁTICOS INSTALACIÓN ESTRUCTURA BÁSICA CAPÍTULO 4. OPCIONES DE PROGRAMA DESCRIPCIÓN DEL MENÚ PRINCIPAL OPCIONES PREVIAS AL CÁLCULO Selección de la carpeta de trabajo Selección de ficheros de trabajo Edición de parámetros... 36

4 4.3. PROCESO DE CÁLCULO OPCIONES Y MÓDULOS POSTERIORES AL CÁLCULO Ver gráficos e informes generales Salvar Fichero de Informe Ver Animación de Acumulación Nival Predicción al instante posterior a la simulación Distribución espacio-temporal de resultados MÓDULOS COMPLEMENTARIOS Visualización de datos hidrometeorológicos Procesador de ficheros meteorológicos Hipótesis de Previsión. Ficheros.MOD Módulo de gestión nival Módulo de proyectos Información sobre el estado de Aster APÉNDICE I. Formato de los ficheros de Aster Ficheros de Estaciones.EST Ficheros Meteorológicos.MET Ficheros de Previsión.MOD Ficheros de Parámetros del Modelo.INI Ficheros de Agua en Forma de Nieve.AFN Ficheros Históricos de Mediciones Nivales.HMN Ficheros de Proyectos.APJ Ficheros de Nieve.NIE Fichero de Pértigas o Puntos de Medida.CPE Ficheros de Hotstart (arranque en caliente) APÉNDICE II. Fichero AsterUser.usr APÉNDICE III. Ficheros de resultados de Aster III.1 Ficheros en formato.ascii III.1.1 Ficheros de resultados distribuidos III.1.2 Ficheros de resultados en proceso por lotes III.2 Ficheros en formato.xml... 94

5 III.3 Fichero general de informe.inf III.3.1 Información general del programa III.3.2 Periodo de cálculo y datos generales de la cuenca de estudio III.3.3 Parámetros estadísticos del ajuste III.3.4 Datos hidro-morfológicos y balance hidrológico III.3.5 Balance nival III.3.6 Resumen de datos meteorológicos III.3.7 Hipsometrías nivales III.3.8 Datos de resultados mensuales III.3.9 VAFN y Temperatura calculados en los puntos de control nival III.3.10 Resultados instantáneos III.3.11 Resultados para una ejecución desde el módulo de proyectos III.4 Ficheros en formato.mdb APÉNDICE IV. Formulación básica del modelo Aster IV.1 Cálculo de la temperatura y precipitación en las celdas de la cuenca IV.2 Cálculo de la Temperatura y Precipitación en el periodo de previsión IV.3 Coeficientes de bondad del ajuste Soporte técnico y errores de programa

6 ÍNDICE DE FIGURAS Esquema función de producción modelo Aster Validación de Usuarios Barra de botones principal de Aster Selección de la carpeta de trabajo Selección de los ficheros de trabajo Aster tras la carga de ficheros de cuenca Información estaciones hidrometeorológicas en pantalla Estación desactivada Esquema de celdas de la cuenca del río Alagón (Tajo) Selección de un nuevo punto de cierre en la cuenca del río Lozoya (Tajo) Edición de parámetros Opciones configurables previas al cálculo Resultados de la distribución nival por franjas de cotas Error en validación de fichero meteorológico Progreso de ejecución del modelo Contenido del fichero AsterState.txt, tras una ejecución fallida Barra de botones de Visualización gráfica de Resultados Gráficos de resultados generales de la cuenca Gráfico compacto de resultados generales de la cuenca Gráfico de precipitaciones en las estaciones y en la cuenca Gráfico de temperaturas en las estaciones y en la cuenca Representación gráfica de los informes de Previsión Informe numérico de previsión Barra de botones del módulo de animación nival Distribución tridimensional de la nieve acumulada en cada celda Distribución bidimensional de la nieve acumulada en cada fecha Selección del periodo de animación nival Selección de predicción al instante posterior a la simulación Resultados del conjunto de hipótesis de previsión posteriores a la simulación Barra de botones de la distribución espacial de datos cuenca Representación espacio-temporal de la nieve acumulada Visualización de datos hidrometeorológicos

7 Barra de botones del módulo de edición de ficheros meteorológicos Carga de ficheros meteorológicos.met Carga de ficheros de previsión.mod Rangos de validez de datos en ficheros meteorológicos Localización de errores en ficheros meteorológicos Ajuste nival del modelo mediante ficheros.afn Barra de botones del modo automático del módulo de gestión nival Malla de edición de datos de nieve Cálculo de la ley de Innivación Salvar fichero AFN Módulo de ejecución de proyectos Evolución nival y registros del.hmn para un conjunto de simulaciones Pantalla de información general del programa Información de la configuración de la sesión actual de trabajo Listado de ficheros utilizados por el modelo Aster Opciones configurables desde el fichero AsterUser.usr Esquema fichero.xml de resultados Bachimaña, cuenca del río Gállego (Pirineo) Aguas Tuertas, Aragón Subordán (Pirineo)

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9 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.1. GENERALIDADES El programa Aster es un modelo hidrológico pluviométrico-nival de simulación y previsión, provisto de una rutina específica de cálculo que controla el proceso de acumulación/fusión de nieve, lo que le permite estar especialmente adaptado a las cuencas de montaña sometidas a regímenes de innivación. Aunque, en principio, se trata de un modelo destinado a la simulación temporal de caudales en un punto determinado, contando como únicos datos de entrada los termo pluviométricos, de al menos una estación meteorológica convencional, su principal aplicación ha derivado, gracias a su concepción determinista, hacia un modelo de predicción a medio plazo. Este cambio desde un modelo casi invariante hacia uno más dinámico, que precisa de una alimentación continua de datos para satisfacer sus posibilidades predictoras, obliga a unos mínimos conocimientos del mismo si se desea obtener un máximo provecho. Aunque el modelo inicialmente se creó para trabajar con una resolución temporal diaria, actualmente la escala de tiempo con la que se trabaja es variable, dependiendo del objetivo del estudio, y condicionada a la disponibilidad temporal de los datos termo pluviométricos de las estaciones de medida en la cuenca. Desde el punto de vista espacial, al modelo Aster está diseñado como modelo distribuido, donde la resolución espacial también es variable en función del tipo de resultado buscado y de la resolución temporal seleccionada. Es, pues, objetivo del presente Manual de Usuario, dotar y explicar a sus destinatarios finales de esos conocimientos básicos, tanto de la arquitectura fundamental del modelo como de sus opciones y módulos de trabajo, obviando en el detalle de la solución y formulación de las distintas rutinas de cálculo que gobiernan el modelo. 1

10 1.2. CONTENIDO DE ESTE MANUAL Este manual se ha dividido en cuatro capítulos que, en su conjunto, describen completamente el funcionamiento del modelo hidrológico ASTER. Los dos primeros capítulos tratan de dar una visión general del aspecto teórico del modelo, mientras que los capítulos finales se centran en la descripción del funcionamiento del programa. Al final del mismo, se adjuntan varios apéndices en los que se describen, de una forma más concreta y extensa, temas de interés y que servirán de rápida referencia para el usuario final. Se ha añadido al final de cada capítulo, una colección de fotografías relacionadas con el agua, la nieve y los procesos hídricos naturales en las cuencas nivales. La mayoría de ellas, han sido obtenidas durante las campañas de medición nival y se ha pretendido que estén representadas todas las zonas nivales del territorio nacional. 2

11 Valle del río Cinca (Pirineo) La Mosca (Sierra Nevada) 3

12 CAPÍTULO 2. EL MODELO HIDROLÓGICO ASTER 2.1. INTRODUCCIÓN La finalidad del programa ASTER es aportar al usuario una herramienta para el cálculo y predicción de caudales en unos puntos de cierre determinados, que normalmente coinciden con los puntos de cierre de la cuenca de estudio. El modelo se alimenta de datos termo-pluviométricos proporcionados por estaciones meteorológicas, que deben ser contrastados por datos foronómicos. El programa dispone, además, de una rutina de cálculo de acumulación y fusión de nieve que permite conocer la cantidad de nieve acumulada en una fecha determinada así como la secuencia de fusión que genera. El algoritmo de cálculo está fundamentado en los modelos hidrológicos clásicos basados en depósitos, de tipo determinista y, más concretamente, de simulación continua cuasi distribuida, como la del modelo canadiense CEQUEAU, con escala de funcionamiento temporal variable. Para el diseño de la rutina de fusión de nieve se han tomado como referencia los estudios realizados por Anderson y aplicados en el modelo estadounidense NWSRFS del National Weather Service de ese país. La representación numérica de las características propias de la cuenca se consigue mediante la discretización espacial de la misma en una retícula de dimensión variable y que divide la cuenca en superficies elementales en las que se realizan los cálculos de forma independiente llamadas celdas. Este modelo de distribución en celdas se calcula a partir de un modelo digital del terreno (MDT). En este proceso se intenta que cada celda represente una zona más o menos homogénea del terreno, según su pendiente, orientación o cubierta vegetal. A cada celda resultante se le asigna un sentido de escorrentía, una altitud y una superficie. Todos estos datos configuran un fichero de descripción fisiográfica de la cuenca, creado por un programa de aplicación específico en el que se tienen en cuenta todos estos factores de interés. La correcta división en celdas es fundamental para que el modelo pueda reproducir la oportuna respuesta de la cuenca frente a situaciones de precipitación o fusión nival, obteniendo así los caudales previstos más aproximados a los reales. El programa ASTER requiere de unos datos observados de entrada que, junto con la descripción fisiográfica de la cuenca, conforman la base sobre la que se ejecuta la 4

13 aplicación. Estos datos se reducen al conocimiento de la pluviometría acumulada para la unidad temporal de trabajo y la temperatura media en, al menos, un punto de la cuenca estudiada. Es recomendable, conocer los datos de aforo para el mismo período de forma que se pueda proceder a la calibración del modelo. El grado de complejidad que poseen las ecuaciones que representan el cálculo hidrológico es bastante elevado, conteniendo un importante número de parámetros que han de ser correctamente evaluados por medio del análisis comparativo de resultados del modelo con las series de caudales observados. Existe la posibilidad, por parte del usuario, de modificación de algunos de estos parámetros. El programa trabaja con dos periodos de tiempo claramente diferenciados. Por una parte se tiene el periodo de simulación, en el que se trabaja con datos hidrometeorológicos observados, y el periodo de previsión (o predicción) en el que se trabaja con hipótesis sobre los datos de temperatura y precipitación y en el que obviamente, no se dispone de datos de aforos observados. Esta técnica de trabajo en los periodos de previsión permite hacer predicciones en base a hipótesis de trabajo (la más probable y la hipótesis más desfavorable ), para delimitar así un rango en los caudales esperados en el punto de cierre de la cuenca FUNCIONAMIENTO GENERAL Cálculo de aportaciones El sistema de cálculo de aportaciones que sigue este modelo consta de dos partes principales cuyo objetivo es la descripción del flujo hacia la desembocadura. La primera parte, o "función de producción", concierne al flujo vertical del agua, y tiene por objeto obtener para cada celda el balance del agua en la capa de suelo y la zona de agua libre. La segunda parte o "función de transferencia" concierne a la escorrentía en la red de drenaje y tiene por finalidad calcular para cada celda la transferencia del agua producida según la función anterior a la celda inmediatamente inferior Función de producción La función de producción intenta representar de manera simple pero realista las diferentes rutas que seguirá el agua atmosférica desde que alcanza el suelo hasta que 5

14 se incorpora a los ríos. En este tránsito, la precipitación (nieve o lluvia) sufrirá diversos procesos que tendrán una influencia directa en la formación de la onda de escorrentía. Estos procesos quedan esquematizados mediante la representación del suelo como una serie de depósitos que se comunican entre sí según diferentes relaciones matemáticas que reproducen las distintas transferencias de masa, de acuerdo con el esquema siguiente de la figura. Esquema función de producción modelo Aster. 6

15 Para cada celda existen dos tipos de depósitos: - DEPÓSITO SUPERIOR: Representa la parte o zona superior del suelo donde se infiltra el agua, siendo el primer retraso que sufre en su incorporación a la red superficial de drenaje. - DEPÓSITO INFERIOR: Representa la zona inferior, donde llega el agua por percolación profunda y responsable del mantenimiento del nivel o flujo de base. La primera etapa de la función de producción en el modelo ASTER consiste en calcular la altura de agua disponible, en cada celda entera, a nivel del suelo. Esta agua disponible procede del agua de lluvia y/o de la fusión de la nieve calculada en cada celda. La rutina de fusión de nieve, por su importancia, se describe por separado en el apartado Para realizar todos estos cálculos es preciso partir de la temperatura y precipitación que se produce en cada celda. Estos datos se calculan a partir de la estación meteorológica más cercana (distancia euclídea en el plano XY), la diferencia de cota entre la celda y la estación, y los correspondientes gradientes. Debido al escaso número de estaciones meteorológicas en las cuencas de montaña, no es posible habitualmente calcular estos datos mediante otros sistemas (polígonos de Thiessen, interpolación, etc.) Así, la temperatura media en la celda Tc se calcula según el gradiente de temperaturas GradTemp enºc/1000m., la temperatura en la estación Te y la diferencia de cotas celda - estación. Este gradiente suele ser bastante estable (aunque varía según las estaciones del año, más alto en verano), y el valor típico es de 6ºC/km. De acuerdo con esto, Tc se calcula: Tc = Te + (CotaCelda - CotaEstacion) * GradTemp / 1000 Para el cálculo de la precipitación se utiliza la precipitación en la estación Ppe, el gradiente pluviométrico anual GradPrec en mm/ año y metro de desnivel, pues es más fácil de calcular con las pluviometrías medias anuales de las estaciones que a cualquier otra escala temporal. Este gradiente es típicamente más variable que el termométrico, y puede variar entre 0,1 y 1,2 mm/año y m. Como realmente el modelo debe aplicar el gradiente a la escala temporal de trabajo, es preciso conocer la 7

16 precipitación media anual de la estación utilizada, (PPmedAnual). Con este dato se calcula la precipitación efectiva en cada celda (PPc), según: PPc=PPe + PPe * ((CotaCelda - CotaEstacion) * GradPrec / PPmedAnual) Esta lámina de agua así calculada se añade al contenido anterior del depósito SUPERIOR. El nivel del agua de este depósito sirve para determinar la infiltración profunda y las escorrentías de superficie en función de los respectivos coeficientes de vaciado. Las únicas pérdidas del sistema son debidas a la evaporación que se produce en este depósito, y se calcula según el método de Thornthwaite. La escorrentía calculada se añade a la escorrentía directa que se produce en las superficies impermeables para dar un volumen de agua disponible para su transferencia a la red de drenaje, excepto una parte que se infiltra hacia el depósito INFERIOR. Por último, la escorrentía que produce el depósito INFERIOR se calcula de la misma forma que en los otros depósitos, teniendo en cuenta que los coeficientes de vaciado serán más pequeños dado que el objeto de este depósito es reproducir los estiajes Función de transferencia La función de producción que se acaba de describir permite obtener un volumen de agua disponible para su transferencia a los ríos, que se realiza de celda a celda. Siendo Vi el volumen almacenado en la celda i, éste se vaciará en la celda existente inmediatamente por debajo en una cantidad proporcional al volumen Vi y a un cierto coeficiente de transferencia propio de la celda i. Este coeficiente de transferencia está relacionado con las características hidráulicas preponderantes del drenaje, es decir, la capacidad de amortiguación de la onda de escorrentía debido al almacenamiento de agua en la red. Un buen índice de esta capacidad de amortiguación de una determinada celda sería la superficie de agua libre de dicha celda (un lago amortigua la escorrentía) y también la superficie de cuenca que queda por encima de dicha celda (a mayor superficie, menor amortiguación). 8

17 Cálculo de la Evaporación El cálculo de la evapotranspiración se realiza por el método de Thornthwaite, que en España da buenos resultados, y se adapta bien a los cálculos de tipo iterativo. Existen otros métodos más exactos, como el de Penman, radiación, Blaney-Criddle, pero obligan a disponer de más datos que los estrictamente termométricos (viento, humedad relativa, etc.). El método está basado en el cálculo de dos parámetros: el índice de Thornthwaite IndThor (valores entre 25 y 40) y el exponente de Thornthwaite ExpThor (entre 0,5 y 1,4). Estos dos parámetros se pueden calcular con ayuda de las temperaturas medias mensuales, aunque aquí son parámetros del modelo. La evaporación se calcula conociendo, además, la latitud del punto considerado XLA, y así si la temperatura es superior a 0ºC, la evaporación es: ETP = (10 / 30.4) * 1.62 * ((10 * Temperatura) / IndThor) ^ ExpThor La evapotranspiración potencial se modifica por medio del factor de latitud Heure, que tiene en cuenta la radiación solar potencial. Heure = 2 / PI * ACos(-Tan(ASin( * Sin((2 * PI / DiasAño) * (DiaEquinocio)))) * Tan(XLA)) donde XLA = 43 * PI / 180 y con ello : ETP = ETP * Heure Esta evaporación es la evaporación potencial (ETP) de un cultivo tipo de gramíneas de referencia. La evaporación real en el depósito superior se puede considerar como un 80% de la potencial, quedando el cálculo de la evaporación como: Evaporación = ETP * 0.8 9

18 Cálculo de nieve En este apartado se explica el funcionamiento de la rutina de acumulación/fusión del algoritmo -ya que el usuario puede variar alguno de los parámetros principales que la gobiernan-, así como la posibilidad de ajuste de la acumulación de nieve calculada por el modelo Rutina de acumulación nival La rutina de acumulación nival es relativamente simple. La precipitación sobre una celda determinada puede ser lluvia o nieve en función de una temperatura crítica o de cambio lluvia/nieve (Tcambio), aunque lógicamente existen otros factores que influyen. Típicamente, esta temperatura crítica es de 1,5ºC, aunque también puede tener lugar, como valores extremos, entre -2 y 4ºC. Esta nieve se acumula directamente sobre la anterior existente, sin tener en cuenta la aportación calórica que esto supone. Para que este cambio lluvia-nieve no sea brusco, sino gradual, se realiza un cálculo para conocer la parte porcentual de la precipitación que corresponde a nieve y a lluvia en un intervalo de 4ºC. Así, con una temperatura superior a Tcambio en 2ºC toda la precipitación es en forma de lluvia, con una temperatura inferior a 2ºC toda la precipitación es en forma de nieve, si coincide con Tcambio el 50% es lluvia y 50% es nieve. Según los datos obtenidos la nieve se añadirá a la acumulada en la celda mientras que la lluvia se añade directamente al depósito superior Rutina de fusión nival Esta rutina de cálculo tiene una mayor complejidad que la rutina de acumulación. Una gran parte de los modelos hidrológicos que incluyen rutinas de cálculo de fusión de nieve emplean, para simular la dinámica del proceso de fusión, métodos basados en índices de temperatura mediante procesos eminentemente empíricos, al ser el dato termométrico normalmente disponible. Es decir, a partir de la temperatura del aire, Ta, se puede establecer una fórmula general: Hf = Ff x (Ta-Tbase) 10

19 donde Hf es la fusión en milímetros de agua para un periodo dado, Ta la temperatura del aire, Tbase la temperatura base por debajo de la cual no se produce la fusión y Ff es el factor o tasa de fusión en milímetros de agua por cada grado centígrado. Es preciso señalar que la temperatura de base Tbase, debería tomar, lógicamente, el valor de 0ºC. Sin embargo, esto implicaría que la fusión sólo se produce si Ta > 0ºC, lo cual no siempre es cierto. En efecto, en días calmados y despejados, cuando la radiación solar domina el balance energético, la fusión puede producirse por debajo de 0ºC. Al contrario, en noches despejadas, cuando la radiación de onda larga emitida es significativa, no habría fusión hasta superar esos 0ºC. Puesto que áreas determinadas pueden presentar un sesgo continuado, Tbase es posible ajustarlo a valores diferentes de 0ºC. Temperatura base. Rangos de variación El parámetro Ff es preciso calibrarlo empíricamente, pues depende de la latitud, cubierta vegetal, exposición, viento y otras variables. Así, el factor de fusión debe ser incrementado en áreas deforestadas, con orientación predominante a mediodía, ventosas, o situadas a latitudes más bajas. En zonas boscosas, este factor oscila alrededor de 2-4 mm/ºc y día, mientras que en áreas deforestadas está entre 3 y 6 mm/ºc y día. El modelo ASTER incorpora, además, alguna de las soluciones del modelo NWSRFS. En este método se divide la fusión en periodos con lluvia y sin lluvia. Esta separación es debida a diferencias en la magnitud de diversas transferencias de energía, el 11

20 conocimiento de la transferencia dominante durante los períodos de lluvia sobre la nieve y a diferencias en la variación estacional de las proporciones de fusión para los dos períodos. En algunos casos es posible establecer un balance energético entre todas las entradas y salidas posibles, tratando la fusión como un proceso estrictamente termodinámico, de modo que el saldo calorimétrico final se aplica, caso de ser positivo, a la fusión de una determinada masa de nieve. Para determinar dicho balance es preciso disponer de un buen número de datos meteorológicos (velocidad del viento, humedad relativa,..) o acudir a simplificaciones. Precisamente en los periodos con lluvia es posible aplicar un balance energético simplificado, pues se puede asumir que la radiación de onda corta solar es prácticamente inexistente. Además, dado que el vapor de agua absorbe mucha radiación, tanto las nubes como la superficie de la nieve pueden radiar onda larga como un cuerpo negro, aplicando entonces la ecuación de Stefan-Boltzmann. Se supone también una elevada humedad relativa del aire, concretamente del 90%. En definitiva el modelo ASTER dispone de una rutina de cálculo para la fusión de nieve basada en el método del índice de temperatura para períodos sin lluvia y en el método del balance energético simplificado cuando llueve. Estas rutinas de cálculo, para cada celda, determinan la cantidad de agua de fusión que se incorpora, a la función de producción de acuerdo con estas ecuaciones Ajuste de datos de nieve Los cálculos realizados por el modelo ASTER mediante la rutina de acumulación/ fusión de nieve dan lugar a un stock de nieve de cálculo para el conjunto de la cuenca. La exactitud de este dato de nieve acumulada, lógicamente, puede verse afectada por la incidencia de muchos factores, que pueden abarcar desde un inadecuado calibrado de parámetros hasta una deficiente representatividad de los datos meteorológicos observados. Es por ello que, tratándose el stock de nieve de un valor de máxima importancia, se pueda plantear la posibilidad de reajustar estos valores de cálculo por datos más ajustados a la realidad, para lo que se suele acudir a observaciones directas en campo. 12

21 El desarrollo de programas específicos para la obtención de este tipo de datos, como es el programa ERHIN (Evaluación de Recursos Hidráulicos derivados de la INnivación), ayuda a resolver el problema de la toma de datos. El programa ERHIN, promovido inicialmente desde el Ministerio de Obras Públicas, realiza regularmente campañas de mediciones de donde se obtienen datos de espesores y densidades de nieve en campo para diferentes ámbitos peninsulares. Estas mediciones se realizan normalmente en puntos fijos dotados de balizas o pértigas de medición, que permiten conocer el espesor de nieve de forma visual y cuya densidad se obtiene mediante ensayos directos por sondeo mediante tubos toma muestras específicos. Además, también se realizan algunas de estas campañas en áreas sin pértigas fijas, mediante la medición directa de espesores y densidades. Campaña medición nival programa ERHIN. En definitiva, estas mediciones proporcionan un conjunto de valores de altura de nieve Hn (o altura de agua H si se le aplica la densidad d) y cota C, de manera que se puede hacer un ajuste por regresión estadística del tipo H = Hn x d = f (C) Esta ecuación se conoce por el nombre de ley de innivación, y permite calcular el valor medio de la nieve acumulada para cada punto en función de su cota. 13

22 Así pues, el proceso de corrección de la nieve calculada por ASTER pasa obligatoriamente por asignar unos nuevos valores de nieve acumulada en cada celda, de acuerdo con las leyes de innivación obtenidas mediante mediciones de campo. Esta reasignación de valores se consigue a través de un tipo específico de fichero, denominado AFN (datos de Agua en Forma de Nieve). Este tipo de fichero contiene, para cada instante con datos de campo de nieve, el valor de la nieve acumulada para todas las celdas de la cuenca como equivalente en agua (en mm) calculada mediante la ley de innivación. Estos ficheros son usados por el programa ASTER, de forma que cuando existe un fichero AFN, el valor de la nieve acumulada en cada celda calculada por el modelo es reemplazado por su valor correspondiente en el fichero AFN. Para estos instantes en los que se reemplaza el valor de la nieve acumulada pueden observarse en la gráfica de resultados saltos importantes si el modelo calcula unos valores muy dispares a los contenidos en el fichero AFN. Para la obtención de estos ficheros, se debe partir de una campaña de mediciones de donde se obtienen datos de espesores y densidades de nieve en campo para un día y una cuenca determinada. Con estos datos se obtiene, por técnicas de regresión estadística, la ley de innivación que permite extrapolar los valores de mm de columna de agua equivalente para todas las celdas de la cuenca, que son precisamente los datos que forman el fichero AFN. La información geográfica de estas pértigas se encuentra ubicada en los ficheros de pértigas (.CPE); los datos medidos (espesores y densidades) se insertan en los ficheros NIE. Puesto que no se dispone de pértigas fijas de medición en todas las cuencas de estudio, se ha dotado a los ficheros NIE de independencia respecto de los ficheros de pértigas (.CPE) Cálculo de volúmenes previstos La realización de predicciones mediante el modelo ASTER se basa en la generación de una serie meteorológica que, en principio, puede tener la longitud que se desee. Esta serie de datos queda guardada en un fichero que el modelo unirá al que contiene la serie real de datos hidrometeorológicos al realizar la simulación. De esta manera se 14

23 obtiene un caudal calculado para el periodo deseado a partir del último instante de la serie de datos observados. La experiencia lleva a limitar el periodo de previsión a siete días (en el supuesto de que se trabaje con una periodicidad de datos diaria). Este límite viene dado, obviamente, por la precisión de las predicciones meteorológicas a medio y largo plazo. 15

24 2.3. CALIBRADO DEL MODELO Los parámetros del modelo rigen el tránsito del agua según las dos funciones anteriores. La calibración de estos parámetros consiste, como se ha dicho, en la obtención del mejor ajuste para el período considerado a partir de la optimización del conjunto de parámetros involucrados en el modelo. Estos parámetros figuran en el correspondiente fichero de parámetros y sus valores son los hallados durante la calibración del modelo. Tan solo alguno de ellos es posible modificarlos directamente desde una pantalla de edición del programa. El modelo ASTER permite determinar la bondad del ajuste en función de unos criterios gráficos o numéricos generalmente empleados en hidrología. Entre los primeros hay que destacar: Caudales observados y calculados en formato gráfico y numérico (ficheros de informes.inf). Aportaciones observadas y calculadas. Comparativa de la nieve acumulada, calculada por el modelo y observada mediante mediciones de campo, tanto gráfica como numéricamente. Para el periodo de previsión, se puede comprobar la bondad del modelo, comparando los caudales previstos por el modelo y los observados a posteriori; siempre y cuando se cumpla razonablemente la hipótesis de previsión adoptada. Mediante el módulo de predicción para el instante posterior a la simulación, se puede también verificar a posteriori, la correcta calibración del modelo. Los coeficientes que definen la bondad del ajuste realizado, se describen en el apéndice III. 16

25 Porma en embalse de Porma (Cordillera Cantábrica) Río Gállego en embalse de Búbal (Pirineo) 17

26 CAPÍTULO 3. EL ENTORNO ASTER 3.1. REQUERIMIENTOS INFORMÁTICOS El programa ASTER ha sido desarrollado para su instalación y correcto funcionamiento sobre el sistema operativo Microsoft Windows en sus diferentes versiones: Windows NT, Windows 2000, XP, Windows Vista y más recientemente Windows 7. Los requerimientos hardware de Aster son mínimos, por lo que debería funcionar sin problemas en cualquier ordenador sobre el que se tenga instalado alguna versión de alguno de estos sistemas operativos. El programa soporta todos los dispositivos de impresión configurables desde el sistema operativo y, sin tener requerimientos de memoria RAM mínimos, funciona de una forma más dinámica cuanto mayor sea la cantidad de memoria instalada. No obstante, para periodos de simulación muy extensos o para cuencas muy complejas, los requerimientos de memoria y de recursos en general, pueden ser considerables, pudiendo incluso, en ordenadores domésticos, verse agotados. En caso de que el sistema se quede sin memoria para la ejecución del programa, se presentará un mensaje indicando esta situación INSTALACIÓN La instalación del programa se realiza como la mayoría de programas que funcionan sobre Windows. Para ello, iniciar el archivo SETUP.EXE que aparece en la carpeta principal del cd de instalación, y seguir los pasos que indica el asistente de instalación. Entre las opciones de instalación puede aparecer la copia de los archivos de la cuenca de trabajo, o en su defecto estos ficheros vendrán en una carpeta adicional para que el usuario los copie a su ubicación definitiva en su ordenador. Junto con la instalación del programa, se copian dos ficheros a la carpeta donde se encuentra ubicado el sistema operativo (SystemFolder). Estos ficheros son msxml6.msi y WindowsXP-Windows2000-Script56-KB x86- esn.exe y que se corresponden con el soporte para ficheros XML y para el Windows 18

27 Scripting. La instalación de estos dos módulos deberá realizarse en el caso de que el programa lo advierta durante el proceso normal de ejecución del mismo. Una vez finalizada la instalación y previo a la ejecución del programa, deberían ajustarse algunas de las entradas del fichero de definición del entorno de trabajo AsterUser.usr, que se habrá instalado en la carpeta donde se instaló el programa. En particular las entradas USER, DIRINIT y NODATA deberían establecerse a los valores que el usuario vaya a adoptar como entorno de trabajo. Para más información sobre el fichero AsterUser.usr, consultar el apéndice II. Consultar también el apartado Información sobre el estado de Aster porque desde esta pantalla se podrá identificar el fichero AsterUser.usr activo en la sesión de trabajo actual y los valores de los parámetros establecidos desde este fichero. Para iniciar la aplicación basta con ejecutar la entrada que se habrá creado en el menú inicio de Windows. 19

28 3.3. ESTRUCTURA BÁSICA De acuerdo con el esquema siguiente, el modelo parte de unos ficheros de descripción fisiográfica de la cuenca (altitudes, sentido de escorrentía, etc.) y de parámetros de ajuste que rigen el comportamiento hidrológico de la cuenca, y se pueden considerar como invariantes del modelo. Para su funcionamiento on line sólo precisa de datos termo pluviométricos instantáneos del periodo de trabajo en curso, tanto los observados en las estaciones meteorológicas seleccionadas, como los previstos por los distintos organismos existentes, si se quiere emplear el modelo en su faceta predictora. Los datos de caudales sólo se incluyen en la rutina de cálculo durante la fase de calibración. Además, es posible utilizar los datos de nieve que provengan de campañas de campo, si se quiere realizar un reajuste de la nieve calculada por el modelo. DATOS DE ENTRADA Previsiones Meteorológicas (opcional) -Temperatura - Precipitación ( I.N.M, E.C.M.W.F.,...) Ficheros.MOD Datos Observados - Temperatura - Precipitación - Caudal Ficheros.MET AJUSTE DEL MODELO Descripción de la cuenca: Ficheros.CUE Calibración de la cuenca: Ficheros.INI Selección de Estaciones: Ficheros.EST AJUSTE DE NIEVE (Opcional) Campañas de medición nival Cálculos de Innivación Ficheros.AFN MODELO ASTER RESULTADOS Periodo de Simulación -Caudales Observados y calculados instantáneos -Aportaciones -Nieve Acumulada -Balance Hidrológico -Coeficientes Estadísticos -Distribución Nival por Cotas Periodo de Previsión (Opcional) -Caudales y aportaciones -Nieve Acumulada Ficheros.INF y Gráficas de Resultados Esquema de ejecución del programa. 20

29 Los nombres de los ficheros son elegidos por el usuario siguiendo un criterio mediante el cual sea fácil identificar a que cuenca pertenece cada uno. Por contra la extensión de los mismos viene fijada por el programa a efectos de poder identificar estos ficheros en cada proceso de selección del mismo. Los ficheros necesarios con los que trabaja el programa ASTER se enumeran a continuación. Archivo.CUE Son archivos de tipo binario que contienen todas las características físicas de la cuenca: distribución de celdas, cotas, sentidos de escorrentía, etc. Archivo.EST Son archivos de tipo ASCII que contienen la información geográfica y de diversa naturaleza, relativa a las estaciones termo-pluviométricas y de aforo utilizadas en la cuenca de estudio. Archivo.MET Son archivos de tipo ASCII que contienen los datos observados, tanto meteorológicos como de aforo, suministrados por los organismos competentes para las distintas estaciones. El número de estaciones presentes en el fichero.est determinará los ficheros de datos meteorológicos.met que pueden ser utilizados en la sesión. Archivo.INI Son archivos de tipo ASCII que contienen los parámetros y coeficientes utilizados por el programa ASTER para realizar sus cálculos y que configuran la calibración de la cuenca. Por otro lado, el fichero completo de resultados: Archivo.INF Son archivos de tipo ASCII que contienen muy diversa información; tanto resultados del modelo como datos de entrada suministrados al modelo y que son relevantes por diversos motivos. Todos los resultados de Aster están contenidos en este fichero, por lo que debe ser consultado tras la ejecución del modelo. Puesto que constantemente se está modificando y ampliando el contenido de estos ficheros, es aconsejable visualizarlo con cierta frecuencia para comprobar la naturaleza de los datos y resultados contenidos en él. 21

30 Pértiga nival y telenivómetro en Canal Roya, cuenca del río Aragón (Pirineo) Embalse de Alsa-Torina (Cordillera Cantábrica) 22

31 CAPÍTULO 4. OPCIONES DE PROGRAMA 4.1. DESCRIPCIÓN DEL MENÚ PRINCIPAL Una vez instalado el programa, se crea de forma automática un acceso directo al mismo, por el que se inicia la ejecución del mismo. A continuación, aparece una ventana de presentación que indica la versión de Aster que se está ejecutando. Esta ventana ha sido obviada en el presente manual puesto que es variable y puede causar confusión al usuario. Tras la pantalla de presentación, se requiere la identificación del usuario mediante un nombre de usuario y una contraseña que deben haber sido suministradas junto con el programa. En caso de que no se hayan suministrado estas claves, se puede iniciar el programa con el usuario INVITADO y sin introducir ninguna contraseña. Esto permitirá iniciar la ejecución de Aster pero se tendrá limitado el acceso a algunos módulos del programa. La ventana se validación de usuario se muestra en la siguiente figura. Validación de Usuarios. El menú principal del programa ASTER consta de una barra de botones que dan acceso a una serie de opciones, que permiten realizar todas las tareas, desde la selección de los ficheros de trabajo hasta la obtención de los oportunos resultados. Esta barra de botones se presenta en el siguiente formato. Barra de botones principal de Aster. 23

32 A continuación se explica brevemente las acciones de estos botones: Selección de ficheros. Al pulsar este botón se activa el panel de selección de ficheros de trabajo donde se elegirán el conjunto de ficheros que conformarán la sesión de trabajo. Selección de directorio de trabajo. Permite seleccionar una carpeta de trabajo donde están ubicados los ficheros de la sesión. Si se estableció una carpeta inicial de carga de ficheros en el fichero de definición de usuario AsterUser.usr, aparecerá por defecto dicha carpeta. Para ello habrá que establecer la variable DIRINIT para que apunte a la carpeta de trabajo por omisión. Módulo de edición de ficheros hidrometeorológicos. Permite la creación, edición, modificación y validación de los ficheros meteorológicos tanto de simulación (.MET) como de previsión (.MOD). Edición de parámetros. Permite modificar algunos de los parámetros de la calibración de la cuenca que son utilizados para el ajuste del modelo ASTER. Visualización de datos hidrometeorológicos. Muestra en pantalla, de una forma rápida, los datos del fichero meteorológico previamente seleccionado, sin posibilidad de modificación. Inicio de proceso. Este botón indica al programa ASTER que ejecute el modelo hidrológico con los ficheros cargados. Se muestra una pantalla para la configuración de algunas opciones en la próxima sesión de ejecución del modelo. Ver gráficos e informes generales. Al pulsar este botón se posibilitará visualizar e imprimir los distintos resultados calculados por el modelo así como los datos proporcionados. 24

33 Salvar informes. Esta opción permite salvar el fichero de informe de resultados de la última ejecución del modelo. Estos ficheros tienen la extensión.inf. Animación de acumulación nival. Permite reproducir una animación en la que se muestra la evolución espacio-temporal de la nieve acumulada en la cuenca durante el período de simulación ejecutado. Predicción posterior al último instante de simulación. Ejecuta el modelo para un rango de temperaturas y precipitaciones produciendo una batería de hipótesis, obteniendo para cada una de ellas, el caudal esperado en el punto de cierre en el instante posterior a la simulación. Módulo de distribución espacial datos cuenca. Permite visualizar la representación espacial, sobre el modelo de celdas de la cuenca, de los datos de entrada y de los resultados de Aster para todo el periodo de simulación- Módulo de gestión nival. Realiza el tratamiento de los datos de nieve, con el objetivo de obtener la ley de innivación y su correspondiente fichero de Agua en Forma de Nieve (AFN). Información sobre el estado de Aster. Muestra un conjunto diverso de información que conforma el estado actual del programa. Módulo de proyectos. Permite la ejecución continua y desatendida del modelo para varias hipótesis o varias cuencas de estudio. Manual de Usuario. Muestra en pantalla el manual de usuario, contenido en el fichero ASTER_MANUAL_USUARIO.PDF que deberá estar ubicado en la carpeta 25

34 donde se instaló el programa. Se deberá tener instalado un visor de ficheros en formato.pdf. Salir. Finaliza el programa. 26

35 4.2. OPCIONES PREVIAS AL CÁLCULO En todo el presente manual, se puede hablar de forma indistinta tanto de directorios como de carpetas; refiriéndose en ambos casos a una ubicación determinada en alguna unidad de disco local o de red. De igual forma se puede hacer referencia a archivos como a ficheros Selección de la carpeta de trabajo Esta opción permite seleccionar la carpeta de trabajo, por omisión, desde donde se cargarán los ficheros necesarios para todas los módulos de ASTER y donde se guardarán los ficheros de resultados durante una misma sesión de trabajo. El cuadro de diálogo que aparece es el que muestra la siguiente figura. Selección de la carpeta de trabajo La selección de la carpeta se realiza efectuando un doble clic sobre ella y pulsando luego el botón de salida. 27

36 Selección de ficheros de trabajo El proceso de selección de los ficheros de trabajo permite que se puedan utilizar combinaciones compatibles de ficheros, lo que aumenta considerablemente la flexibilidad del programa. Así por ejemplo, un mismo fichero de cuenca (.CUE) puede ser usado para realizar varias simulaciones para diversos periodos de tiempo, utilizando diferentes ficheros de datos hidrometeorológicos (.MET). Otro claro ejemplo consiste en realizar varias simulaciones utilizando los mismos ficheros.cue y ficheros.met, y utilizar varios ficheros de parámetros (.INI) para observar el distinto comportamiento del modelo frente a la variación de los parámetros contenidos en el fichero.ini (diferentes calibraciones). También puede usarse varios ficheros de estaciones (.EST) de distintas procedencias para comparar los resultados proporcionados por el modelo. Es importante resaltar que durante el proceso de selección, se comprueba la compatibilidad de los ficheros que se van a elegir, evitando que se puedan seleccionar ficheros incoherentes entre sí o ficheros de cuencas distintas. La coherencia de los ficheros se evalúa a partir del fichero de cuenca.cue; y una vez seleccionado éste, sólo se permiten seleccionar los ficheros de estaciones.est pertenecientes a dicha cuenca. El fichero de parámetros.ini también se filtra por los mismos criterios y una vez elegido, se procede a seleccionar el fichero de datos hidrometeorológicos.met, que sean compatibles con el fichero de estaciones seleccionado. A continuación se describe el proceso a seguir: 1. En primer lugar se deberá de seleccionar el directorio en el que se encuentren dichos archivos. Esta operación será más rápida si previamente se ha seleccionado el directorio de trabajo por omisión. 28

37 Selección de los ficheros de trabajo 2. A continuación se seleccionará el fichero de descripción fisiográfica de la cuenca (.CUE). Este fichero determina los demás ficheros que el programa selecciona automáticamente y que han de ser compatibles con el fichero de cuenca seleccionado, es decir, han de pertenecer a la misma cuenca de trabajo. Si los archivos seleccionados anteriormente no son con los que se desea trabajar, los nuevos archivos se han de seleccionar en orden descendente según se muestran en pantalla, ya que cada archivo seleccionado condiciona la validez de los siguientes. Es decir, una vez elegida la cuenca (*.CUE) se seleccionarán por orden, el archivo de estaciones (.EST), el archivo de parámetros (.INI) y el archivo de datos meteorológicos (.MET), siempre en el caso de que exista más de uno. Existe la posibilidad de usar el ajuste de datos de nieve y el fichero con los datos de predicción meteorológica mediante la activación de la casilla correspondiente de cada 29

38 uno, con lo cual aparecerá la oportuna lista de selección desde donde se podrán señalar los ficheros de datos de nieve (.AFN) o los de predicción (.MOD). Además, se puede desactivar la casilla de visualización del fichero Histórico de Mediciones Nivales (.HMN), cuyo nombre deberá ser igual al de la cuenca de trabajo y con extensión HMN. Este fichero contiene un conjunto de mediciones nivales para distintas fechas, y únicamente se muestran estos valores en las gráficas de resultados del modelo. En ningún caso se usan estos datos para auto ajustar el modelo, sino simplemente para comparar los datos de nieve acumulada en la cuenca calculados por el modelo y los observados en campo (u obtenidos por cualquier otro método). También se puede activar la casilla Usar fichero AsterUser.usr presente en esta ubicación para alterar las opciones configurables desde este fichero de configuración del programa. En el apéndice II se describen estas opciones personalizables desde este fichero. Una vez seleccionados todos los ficheros, se procede a ejecutar el botón Chequear Ficheros y se realizan unas comprobaciones básicas relativas al contenido de los ficheros seleccionados. Cualquier anomalía en la lectura de los ficheros, error de formato de contenido o error inesperado, se informará al usuario y se impide la continuación del proceso, debiéndose seleccionar otros ficheros. Un tipo de comprobación especial que se hace es referente a los ficheros.met, los cuales son chequeados exhaustivamente para cerciorarse de la validez de los datos contenidos. El programa tiene definidos unos rangos considerados como estándar para precipitaciones y temperaturas. Cualquier dato fuera de estos rangos, es considerado como sospechoso y se invita al usuario a que proceda a utilizar el módulo de edición de datos hidrometeorológicos para su validación o corrección, si procede. Una vez comprobados los ficheros seleccionados por el usuario, se procede a su carga e incorporación al programa y aparece la pantalla principal del programa con todos los módulos y opciones disponibles para ser utilizados. La siguiente figura muestra un ejemplo de la pantalla principal del programa, tras la cargar los ficheros correspondientes a una cuenca de trabajo. 30

39 Aster tras la carga de ficheros de cuenca En esta pantalla principal del programa, se tienen ubicadas las estaciones meteorológicas, estaciones de aforo, puntos de medición nival y telenivómetros (si existen), establecidas en el proceso de calibración de la cuenca. La simbología utilizada para cada uno de estos elementos es la siguiente: Estación meteorológica de precipitación y temperatura Estación meteorológica de precipitación Estación de aforo o embalse Telenivómetro Pértiga de control nival Para ver la información de alguna de estas estaciones, basta con pasar el ratón sobre ellas para que se muestre su información asociada, tal y como muestra la siguiente imagen. 31

40 Información estaciones hidrometeorológicas en pantalla De igual forma se puede desactivar, de forma gráfica, el uso de una estación por el modelo, pulsando para ello con el botón izquierdo del ratón sobre la estación deseada. La estación es mostrada en pantalla de la siguiente manera: Estación desactivada Las estaciones desactivadas manualmente, no son usadas por el modelo durante el proceso de cálculo ni sus datos son tenidos en cuenta para ningún proceso de cálculo de precipitaciones o temperaturas en las celdas de la cuenca de trabajo. Siempre se deberá tener activa, al menos, una estación termométrica y una pluviométrica. Junto al mapa, y en la esquina inferior derecha aparece el botón que permite etiquetar con su correspondiente código de estación, el conjunto de estaciones que aparecen en el mapa. También está presente el botón que permite dibujar el esquema de celdas utilizado para la cuenca, tal y como aparece en la siguiente figura: 32

41 Esquema de celdas de la cuenca del río Alagón (Tajo) El celdado de la cuenca puede ser útil para cambiar el punto de cierre donde se desea que el modelo cierre la cuenca y que calcule sus resultados en ese punto. Para cambiar el punto de cierre de la cuenca, basta con hacer un clic con el botón derecho del ratón y mantener pulsada la tecla CRTL del teclado sobre la celda donde queremos cerrar la cuenca. Una vez seleccionada la nueva celda de cierre de la cuenca, se dibujan el conjunto de celdas vertientes a este nuevo punto de cierre, ignorando el resto de celdas, tanto para el cálculo de caudales circulantes como para el cálculo del resto de magnitudes de interés (nieve precipitada, temperatura media, nieve acumulada, etc.). Se puede considerar a todos los efectos que a partir de este momento se trabaja con una cuenca distinta a la original. Las estaciones meteorológicas sí se consideran, aunque estén ubicadas fuera de la nueva cuenca de estudio. Si en la celda seleccionada se encuentra presente alguna estación de aforos, el programa preguntará si se desea calcular en esta nueva celda, así: 33

42 Si por el contrario, en esta celda no hay presente ninguna estación de aforo, el mensaje presentado es el siguiente: Una vez seleccionada la nueva celda de cierre, el aspecto del celdado de la cuenca es de la forma: Selección de un nuevo punto de cierre en la cuenca del río Lozoya (Tajo) 34

43 El hecho de que en la nueva celda de cierre exista o no una estación de aforo, sólo afecta a las gráficas de resultados puesto que en el caso de que sí exista esta estación, sus datos de caudales observados aparecerán junto a los caudales calculados en este punto, y por tanto se dispone así de una validación adicional de la bondad del modelo en diversos puntos de la cuenca. En el caso de que no exista estación de aforo, no aparecerán los datos correspondientes a caudales observados. Un detalle importante a considerar es el hecho de que la primera estación de aforo incluida en el fichero de estaciones (.EST) debe estar necesariamente ubicada dentro de la celda desagüe de la cuenca. En el caso de que este hecho no se produzca, el programa avisa con el siguiente mensaje de error: Se debe entonces editar las coordenadas de esta estación de aforo para ubicarla dentro de la celda desagüe de la cuenca. Esta comprobación se realiza durante el proceso de validación de los ficheros de trabajo seleccionados y por tanto mientras no se corrija esta incoherencia, se imposibilitará que se puedan cargar estos ficheros y por tanto que se pueda elegir una celda de cierre distinta a la celda desagüe de la cuenca completa. 35

44 Edición de parámetros Esta opción permite la modificación de alguno de los parámetros básicos, permitiendo ver al usuario los diferentes comportamientos del modelo y su sensibilidad frente a los cambios de dichos parámetros. Para que estos cambios sean efectivos, se debe guardar un fichero de parámetros.ini y establecer éste como fichero activo (desde la opción de cargar ficheros). Edición de parámetros Los parámetros susceptibles de modificación desde esta opción son: Estado de los depósitos superior e inferior. Temperatura de cambio Lluvia-Nieve. Gradiente de precipitaciones. Temperatura base para el comienzo de la fusión. Gradiente térmico. Caudal circulante el primer instante de la simulación. En el capítulo 2 de este manual se describen estos parámetros; cita obligada antes de proceder a modificar alguno de ellos. 36

45 4.3. PROCESO DE CÁLCULO Esta opción se activa en el momento en que se han seleccionado los ficheros de trabajo y se ha comprobado que son válidos. Al pulsar este botón, se abre una ventana en la que aparece por un lado los ficheros de trabajo seccionados y por otro lado se muestran una serie de opciones que en unos casos permitirán obtener resultados adicionales y en otros casos permite modificar las opciones de cálculo del programa. La siguiente figura muestra dicha pantalla y se comentan las opciones configurables de la misma. Opciones configurables previas al cálculo 37

46 La opción de Crear fichero de informe (.INF) junto con la de Ver Fichero al finalizar simulación, permiten generar automáticamente dicho fichero y presentarlo en pantalla, como una forma rápida de ojear los resultados calculados en la última ejecución del modelo. La opción de Informe de Nieve Acumulada por Intervalo de cotas calcula y graba en el fichero de informe, un bloque de datos con la distribución de la superficie innivada y los volúmenes almacenados, según la distribución hipsométrica que el usuario desee. Un ejemplo de estos resultados calculados por el modelo se muestra en la figura: SUPERFICIE INNIVADA Y VOLÚMENES ALMACENADOS POR COTAS Fecha: 20/05/ :00:00 Intervalo (m): 100 Cota Inicio Nieve (m): 2021 Superficie Total Innivada (Km²): 94.2 (15.8 %) Volumen Total Acumulado (Hm³): 60.8 Intervalo Cotas(m) Superficie Cuenca (Km²) Superficie Innivada (Km²) Volumen Almacenado Hm³) Sup./sup. total innivada Vol./vol. Total almacenado (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (4.2 %) 0.2 (0.4 %) (13.9 %) 0.7 (1.2 %) (16.4 %) 3.7 (6.0 %) (23.6 %) 13.2 (21.8 %) (23.1 %) 17.8 (29.3 %) (6.1 %) 6.1 (10.1 %) (1.9 %) 2.3 (3.8 %) (4.8 %) 6.5 (10.6 %) (2.6 %) 4.2 (7.0 %) (2.9 %) 5.1 (8.4 %) (0.0 %) 0.0 (0.0 %) (0.4 %) 0.8 (1.4 %) Resultados de la distribución nival por franjas de cotas. La opción Salvar Fichero AFN permite generar el fichero AFN para la fecha indicada por el usuario. En el apéndice I se describe el formato de estos ficheros. 38

47 La opción Guardar Estado Celdas almacena el estado de las celdas para todo el periodo de ejecución del programa. Estos estados son necesarios para poder calcular diversos resultados. Si el sistema no dispone de recursos suficientes para almacenar estos estados, se advertirá que se desactive esta opción para poder ejecutar el modelo. Si esto ocurriese, los siguientes módulos u opciones del programa no estarían disponibles: Se desactivará la visualización de resultados en las celdas desde el módulo de visualización gráfica de resultados. No se calcularán los coeficientes del Balance Hidrológico dentro del fichero de informes INF No se podrá calcular el informe de nieve por franjas de cotas en los ficheros de informes. No se podrá activar el módulo de Animación Nival. El periodo de simulación puede variarse, cambiando la fecha de inicio o de fin del mismo, desde la pantalla de cálculo del modelo. Hay que tener presente, que los datos de previsión (contenidos en el fichero.mod) siempre se añadirán al final del último instante de simulación elegido por el usuario. Esta forma de trabajo evita que existan gaps o periodos de tiempo discontinuos. La opción cargar estado inicial desde fichero de hotstart (arranque en caliente), permite recuperar el estado hidrológico de la cuenca desde un fichero de arranque en caliente o hotstart y con ello iniciar las simulaciones en instantes previamente almacenados, sin necesidad de un periodo de tiempo previo de calentamiento de la cuenca. La opción salvar fichero de hotstart, permite guardar un fichero de arranque en caliente con todos los instantes de la simulación ejecutada con el objetivo de poder iniciar futuras simulaciones considerando el estado hidrológico real de la cuenca para ese instante. En el apéndice I se explica detalladamente la dinámica llevada a cabo en el proceso de creación y carga de los ficheros de hotstart. La opción crear grid s resultados distribuidos, permite generar una colección de ficheros en formato Esri AscII Grid con la distribución espacial de algunas magnitudes 39

48 de interés, en particular de la precipitación total en la cuenca, la nieve precipitada y la nieve almacenada. Se crea un fichero para cada instante de ejecución y el usuario puede limitar el número de ficheros creados. Se debe seleccionar la zona geográfica donde se encuentra la cuenca cargada para limitar el tamaño del grid de resultados y con ello el tamaño de los ficheros creados. Ver Apéndice III donde se describe el formato de estos ficheros. La opción periodo de cálculo permite cambiar el periodo temporal para el que se desea ejecutar el modelo y siempre debe estar comprendido dentro del periodo de tiempo para el que se tienen datos meteorológicos. La última opción previa a la ejecución del modelo tiene que ver con la periodicidad de los resultados calculados. Por omisión, la periodicidad de cálculo es la misma que la de los datos de entrada, aunque puede ser cambiada. Así por ejemplo, pueden disponerse datos con periodicidad quinceminutal pero se pueden desear resultados de cálculo con periodicidad diaria. En este caso, los datos de entrada son reprocesados de la siguiente manera: Los datos de temperatura se promedian para ajustarse a la nueva periodicidad. Los datos de aforo también se promedian. Los datos de pluviometría se suman. Hay que tener presente que cuando se reprocesen los datos de entrada de la forma antes mencionada, puede ocurrir que para un instante para el que se tengan datos hidrometeorológicos de entrada, al realizar el reprocesado de datos, el instante resultante no disponga de datos. Esta situación se da cuando, para un instante de la nueva periodicidad, no se pueden agrupar los correspondientes datos de entrada porque todas las estaciones tienen alguna falta de dato. En esta situación, la única solución será editar el fichero de datos hidrometeorológicos MET con el módulo del programa destinado a ello y corregir la ausencia de dato para alguna estación de la cuenca. Una vez establecidas las opciones que conforman el ambiente de cálculo, se pulsa sobre el botón calcular, iniciándose primero un proceso de validación del fichero de datos meteorológicos (.MET), donde se comprueba que el fichero contenga el nº de 40

49 datos correcto al nº de estaciones y al nº de instantes de ejecución, y que para cada instante de ejecución, se disponga de al menos un dato de precipitación y temperatura para alguna estación meteorológica activa. Este proceso de validación se realiza en este momento porque depende de las estaciones meteorológicas activas que el usuario haya establecido para la sesión de trabajo. Si durante este proceso de validación, se detecta algún error, se mostrará un mensaje de error parecido al que se muestra en la siguiente figura: Error en validación de fichero meteorológico. Si la validación es correcta, se procede a la ejecución de la sesión de trabajo, y aparece una barra de progreso, que indica el porcentaje de cálculo realizado, tal y como muestra la figura: Progreso de ejecución del modelo. Si la ejecución del modelo finaliza sin producirse ningún error crítico, se activan las opciones y módulos del programa destinados a la visualización de los diversos resultados. Por el contrario, si se produce algún error crítico que impide la correcta ejecución del modelo, no se activarán las opciones y módulos de visualización de resultados; se muestra un mensaje en pantalla indicando que se ha producido un error crítico, y se 41

50 genera el fichero AsterState.txt en la carpeta de trabajo, y cuyo contenido es análogo al mostrado en la siguiente figura. ASTER , 14/05/ :47:47 [C:\DATAG\ASTERW\ASTER32.5\Unifica_Aster_Caesar\ASTERW.EXE 14/05/2004 9:33:33] FALLO Error en fichero h:\asterw\aster32.5\cue_yesa\mod_yesa\040507_h2.mod [C:\DATAG\ASTERW\ASTER32.5\Unifica_Aster_Caesar\ASTERW.EXE 14/05/2004 9:33:33] CHE-HIDRO Verdadero Verdadero Falso Contenido del fichero AsterState.txt, tras una ejecución fallida. Este fichero será de gran ayuda para la depuración del error y debería ser salvado en lugar seguro para poder enviarlo al departamento del soporte del programa (en caso de que dicho error no pueda ser subsanado por el usuario). El formato de este fichero se describe en el apéndice I. 42

51 4.4. OPCIONES Y MÓDULOS POSTERIORES AL CÁLCULO Ver gráficos e informes generales Este módulo permite visualizar gráficamente los resultados hidrometeorológicos calculados por el modelo, además de poder visualizar gráficamente los datos de entrada medidos en las estaciones. El módulo presenta la barra de botones de opciones mostrada en la siguiente figura: Barra de botones de Visualización gráfica de Resultados A continuación se describen las opciones más destacadas de este módulo. Ver resultados simulación. Esta opción permite visualizar gráficamente las cuatro magnitudes más representativas del comportamiento de la cuenca: Precipitación media calculada (mm) Temperatura media calculada (ºC) Nieve Acumulada calculada en la cuenca (hm 3 ) Caudal Observado (si existe) y Calculado en el punto de cierre (m 3 /s). Para cada una de estas magnitudes, se muestran también los valores numéricos de interés (máximo, mínimo, medio, así como la fecha en que se producen los datos de mayor interés). En el caso de que en la celda desagüe exista una estación de aforos con datos de caudales observados, estos valores se mostrarán en color azul, frente a la serie de color rojo de valores de los caudales calculados por el modelo. Los posibles episodios temporales donde, por cualquier circunstancia, no se disponga de datos de caudales observados, y para asegurar la continuidad de la serie gráfica, 43

52 aparecerán dibujados en color verde claro, tal y como puede verse en la siguiente figura: Gráficos de resultados generales de la cuenca En la gráfica de nieve acumulada pueden aparecer unas barras de color negro, correspondientes a los datos de un fichero de AFN o de HMN. Ambos ficheros contienen el mismo dato de nieve acumulada en la cuenca para una fecha dada, pero mediante el fichero AFN, el modelo se auto ajusta a este valor, mientras que con el fichero HMN, sólo se muestra el dato a efectos comparativos, sin ningún tipo de auto ajuste. Como puede observarse, en la gráfica anterior, se han visualizado los datos de un fichero HMN. Informe compacto de simulación Presenta los resultados de simulación en otro formato distinto, más compacto, que en el apartado anterior y donde básicamente se muestran los mismos resultados que en la gráfica anterior. El aspecto que muestra esta representación de los resultados obtenidos, es la siguiente: 44

53 Gráfico compacto de resultados generales de la cuenca Datos de Precipitación Esta opción permite visualizar los datos de precipitación media en la cuenca y los datos de precipitación observados (o reprocesados) en las estaciones pluviométricas (activas) en la cuenca. En el caso de que el nº de estaciones sea elevado y no quepan todas ellas en pantalla, se dispone de una herramienta para la visualización progresiva de todas las estaciones. Esta herramienta está representa de la siguiente forma: Los instantes temporales sin datos, aparecen representados en amarillo para loclizarlos de una manera rápida. La pantalla de datos de precipitación se muestra en la siguiente figura. 45

54 Gráfico de precipitaciones en las estaciones y en la cuenca. Datos de Temperatura Esta opción permite visualizar los datos de temperatura media en la cuenca y los datos de temperatura observados (o reprocesados) en las estaciones termométricas (activas) en la cuenca. Igual que en el caso de las precipitaciones, se puede desplazar la visualización de los datos de temperatura con la herramienta antes citada. La ausencia de datos para un instante, se vuelve a mostrar con un círculo de color amarillo, tal y como se observa en la siguiente figura: 46

55 Gráfico de temperaturas en las estaciones y en la cuenca. Ver Informe de Previsión Esta opción permite visualizar los datos para el periodo de previsión, según la selección del fichero MOD realizada por el usuario. El formato de estos ficheros de previsión se describe en el apéndice I. En las gráficas de previsión, se muestra la evolución de la cuenca hasta el último instante de simulación y a continuación (en verde) se muestra el comportamiento previsto en la cuenca según la hipótesis de previsión. En el módulo de proceso de datos hidrometeorológicos se da una explicación detallada sobre la forma de crear los ficheros de previsión.mod. La evolución de la cuenca para el periodo de previsión puede verse en la siguiente figura. 47

56 Representación gráfica de los informes de Previsión. Informe Numérico de Previsión Esta opción visualiza de forma numérica el informe completo de previsión que consta de las siguientes partes: Hipótesis de previsión: es la hipótesis que el usuario estableció, para una cota de referencia y para cada instante del periodo de previsión. A partir de esta hipótesis, el modelo estima los valores de temperatura y precipitación en cada estación de la cuenca, para luego incorporarlos en el fichero de previsión.mod. Evolución Nival: Es la previsión de la evolución de la nieve acumulada en la cuenca a partir de la hipótesis anterior. Previsión de Caudales y Aportaciones: Son los datos de caudales y aportaciones previstas en el punto de cierre. 48

57 El informe numérico de previsión puede verse en la siguiente figura. Informe numérico de previsión. El módulo presenta además los siguientes botones de opciones: Imprime la gráfica que se esté visualizando actualmente. Permite salvar en un fichero gráfico (BMP) la gráfica que se esté visualizando. 49

58 Permite establecer unas opciones básicas sobre las gráficas de resultados. Finaliza el módulo de representación gráfica de resultados, volviendo a la pantalla principal del programa Salvar Fichero de Informe Esta opción permite salvar el fichero de informe tras la ejecución del modelo, para un periodo de simulación (o simulación y previsión). Este fichero puede generarse de forma automática tras la finalización de la ejecución, si así los definió el usuario en las opciones de ambiente de cálculo. Puesto que el contenido de este fichero puede variar, es importante que el usuario observe su contenido periódicamente para ver la naturaleza de los resultados incluidos en este importante fichero. El contenido de este fichero es explicado con detalle en el apéndice III Ver Animación de Acumulación Nival Este módulo permite visualizar gráficamente la evolución de la acumulación nival en las celdas de la cuenca para el periodo de simulación. Presenta la siguiente barra de botones: Barra de botones del módulo de animación nival El programa permite dos modos de animación: 50

59 1.- El primero es una animación tridimensional basada en poliedros, cada uno representando a una celda, que cambian de altura según la nieve acumulada en cada celda. Distribución tridimensional de la nieve acumulada en cada celda. 2.- El segundo es una animación en dos dimensiones en la que se observa la distribución de celdas para la cuenca. Durante la animación se le da a cada celda un efecto de llenado o vaciado tal y como muestra la siguiente figura. 51

60 Distribución bidimensional de la nieve acumulada en cada fecha. En este modo, situándose con el ratón sobre una celda de la cuenca, se muestra en el panel superior los datos de cota media y nieve acumulada en la misma. En ambos modos, se podrá detener la animación en cualquier momento pulsando el botón pudiendo continuar en el mismo instante en que se ha detenido volviendo a pulsarlo (ahora presenta una punta de flecha ). Existe la posibilidad de generar un fichero de imagen con el contenido de la pantalla en ese instante. El procedimiento es: detener la animación en el momento que se desee salvar y pulsar el botón de salvar fichero BMP. Al pulsar el botón de impresión se efectuará una copia impresa del estado de la cuenca en el instante del intervalo donde se haya detenido la animación. (Sólo válido para el modo en dos dimensiones). Por omisión, el programa muestra la animación para todo el periodo simulado, pero este intervalo puede cambiarse marcando en la barra inferior, con los botones izquierdo y derecho del ratón, el mínimo y máximo del intervalo respectivamente. 52

61 También puede variarse la velocidad con que el programa muestra la secuencia de animación; pudiendo elegir entre un modo lento (medio segundo de espera entre cada instante) o muy lento (casi un segundo de espera entre cada secuencia). Independientemente del modo de animación elegido, en el panel superior se muestran los datos de nieve total acumulada en la cuenca, máxima nieve acumulada en una celda y un valor medio de nieve acumulada en la cuenca. Una vez detenida o finalizada la animación se retornará a la pantalla principal con el botón SALIR. Se puede seleccionar el intervalo de tiempo para el que se quiere visualizar la animación nival. Para ello, se señala en la barra inferior; con los botones izquierdo y derecho del ratón, el mínimo y máximo del intervalo respectivamente, tal y como muestra la siguiente figura. Selección del periodo de animación nival Predicción al instante posterior a la simulación Esta opción permite realizar la predicción de caudales para el instante inmediatamente posterior al último instante de simulación, tomando como hipótesis para ese instante, un rango de posibles temperaturas medias y un rango de precipitaciones medias previstas en la cuenca a una cota de referencia. Para modificar el rango de valores para cada variable, pulsar el botón para activar la ventana de selección de rangos de la hipótesis de previsión, y pulsar sobre cada barra con el botón izquierdo del ratón para fijar el máximo y con el botón derecho para fijar el mínimo. El aspecto de esta pantalla de selección de rangos se muestra en la siguiente figura 53

62 Selección de predicción al instante posterior a la simulación. El modelo considera que cada hipótesis de predicción se produce en un punto o estación ficticia situada a una cota que el usuario debe introducir. Suponer una cota de m es una hipótesis bastante normal puesto que corresponde con la isobara de 850 mb. Pulsando ahora el botón de cálculo, el programa realiza un total de 400 hipótesis de cálculo, combinando los datos de precipitación y temperatura posibles (según los rangos establecidos) y muestra una tabla gráfica de resultados de doble entrada donde se muestra cual es el caudal previsto en el punto de cierre para cada pareja de valores temperatura-precipitación. Pasando con el ratón sobre cada celda de la tabla de resultados, se muestra en el panel superior de la ventana los datos de temperatura y precipitación para esta hipótesis, así como el resultado del caudal calculado por el modelo en el punto de cierre y la aportación total para ese instante. Se puede salvar esta tabla, mediante un fichero de captura de pantalla, pulsando para ello el botón. En esta tabla de resultados, se muestran de forma destacada aquellos caudales que están por encima del caudal que se ha considerado como crítico. 54

63 Resultados del conjunto de hipótesis de previsión posteriores a la simulación. Teniendo en cuenta el elevado número de hipótesis que se ejecutan, el tiempo de cálculo puede ser considerable por lo que se recomienda no elegir un periodo de simulación muy extenso Distribución espacio-temporal de resultados Este módulo permite visualizar la distribución espacio-temporal, sobre el modelo distribuido de la cuenca, de los datos de entrada y de los resultados de Aster. Para cada instante, se representa sobre cada celda, el valor correspondiente de: altitud media de la celda (m), nieve precipitada (mm), nieve acumulada (hm 3 ), evaporación (mm), precipitación (mm) o la temperatura media (ºC). El módulo presenta la siguiente barra de botones desde la que se elige qué magnitud se quiere representar. 55

64 Barra de botones de la distribución espacial de datos cuenca. La siguiente figura muestra un ejemplo de representación de la nieve acumulada en las celdas de la cuenca para un instante de simulación. Representación espacio-temporal de la nieve acumulada MÓDULOS COMPLEMENTARIOS Visualización de datos hidrometeorológicos Este botón sólo está disponible después de seleccionar los ficheros de trabajo y de haber comprobado su validez. Se trata de una visualización de los datos de los ficheros meteorológicos tal y como aparecen en los ficheros.met, y además permite visualizar también los datos de entrada al modelo. Esta segunda opción sólo está activa en el supuesto de que se haya 56

65 decidido ejecutar el modelo para una resolución temporal inferior a la periodicidad de los datos observados. En este supuesto, los datos hidrometeorológicos de entrada al modelo se obtienen por una combinación lineal de los datos observados, como se comentó en el apartado de proceso de cálculo. Los datos meteorológicos de entrada al modelo sólo estarán disponibles si se ha realizado una simulación previa y esta ha finalizado sin errores. Las estaciones que no tienen datos, bien de temperatura o bien de precipitación, porque no tienen sensores para estas magnitudes o aquellas que fueron desactivadas por el usuario, presenta en su columna correspondiente un icono de la forma datos de precipitación., en este caso para indicar que esa estación no cuenta con registro de El aspecto que presenta el grid de presentación de datos, se muestra en la siguiente figura: Visualización de datos hidrometeorológicos. 57

66 Para modificar la naturaleza de una de estas estaciones de aforo, basta con modificar en los ficheros de estaciones (.EST), la entrada que indica el tipo de estación; T, P, TP. Esta característica puede ser de gran utilidad cuando tengamos la certeza de que una estación está registrando, por ejemplo, datos de precipitación erróneos, sin embargo los datos de temperatura sí son aceptables. En este caso cambiaríamos en el fichero de estaciones su indicador TP por T, y a pesar de que en el fichero de datos meteorológicos existan datos de precipitación para esa estación, no serán utilizados por el modelo. Para cambiar este indicador de estación, se aconseja ver en el Apéndice I el formato de los ficheros de estaciones (.EST) Procesador de ficheros meteorológicos Este módulo del programa permite la creación, edición y chequeo de los ficheros meteorológicos usados por el programa: ficheros de datos meteorológicos observados (.MET) y ficheros meteorológicos de previsión (.MOD). No se trata de un paso obligatorio, pero sí altamente recomendable, pues permite chequear y depurar estos ficheros de datos, advirtiendo sobre aquellos datos que resulten dudosos y los que pueden ocasionar errores de ejecución. Además es la herramienta proporcionada para el mantenimiento continuo de los ficheros de datos meteorológicos. La barra de botones de este módulo, se muestra en la siguiente figura. Barra de botones del módulo de edición de ficheros meteorológicos. Las opciones que ofrece este módulo se describen seguidamente: 58

67 Hipótesis de Previsión. Ficheros.MOD Una de las funcionalidades más importantes el módulo de procesamiento de ficheros meteorológicos, es la creación de los ficheros de previsión.mod a partir de una hipótesis de previsión. Esta hipótesis puede provenir de cualquier organismo que realice previsiones a corto y medio plazo o puede ser directamente estimada por cualquier método que el usuario estime como válido. La dinámica para la creación de estos ficheros se explica en los siguientes puntos. Permite cargar un fichero de datos meteorológicos existente. Se pueden leer ficheros de tipo.met,.mod o ficheros de texto con datos encolumnados para cada estación. Una vez elegido el fichero a cargar, se debe seleccionar el fichero de estaciones (.EST) al que necesariamente van asociados los datos del fichero anterior. El aspecto de la pantalla de carga de ficheros meteorológicos se muestra en la siguiente figura. Carga de ficheros meteorológicos.met 59

68 Pulsando el botón de continuar, se procede a la lectura y carga de los datos en una malla de edición. La carga de los ficheros de previsión.mod, requiere además de la carga del fichero de estaciones asociado, la carga del fichero de parámetros INI, puesto que son necesarios ciertos parámetros de calibración para interpolar los valores de precipitación y temperatura en las estaciones termo-pluviométricas de la cuenca, a partir de los datos de previsión contenidos en los ficheros.mod. El aspecto que presenta la carga de estos ficheros se muestra en la siguiente figura. Carga de ficheros de previsión.mod 60

69 La hipótesis de previsión puede ser modificada en este momento, y al pulsar tanto el botón de Editar Datos como Generar.MOD, el programa calcula los datos de precipitación y temperatura para cada instante de previsión, en las estaciones termopluviométricas, según la formulación descrita en el apéndice II. Toda hipótesis lleva asociada una cota de referencia a la que se ha estimado dicha hipótesis. Según el organismo u entidad de donde se obtenga la hipótesis, se deberá modificar este dato para la correcta extrapolación al resto de estaciones de la cuenca. También se puede obtener el fichero.mod a partir de cualquier programa externo que permita la estimación de los valores de temperatura y precipitación en los puntos donde están ubicadas las estaciones meteorológicas definidas en el fichero.est. Tal y como se explica en el Apéndice I de este manual, bastaría con introducir de forma encolumnada, estos datos estimados de T y P, y en el mismo orden de estación como figuran en el fichero de estaciones, y el modelo anexa dichos datos al final del último instante de simulación, y los trata a todos los efectos, como si fuesen datos meteorológicos observados, posibilitando así el cálculo de todos los resultados del modelo en este periodo de previsión. Una vez creados los ficheros de previsión, se seleccionan desde la pantalla de selección principal de ficheros y como se ha comentado antes, siempre se anexan después del último instante de simulación, independientemente de la fecha para la que se creó este fichero; ya que de esta forma se asegura la continuidad de los datos meteorológicos, pilar básico para la ejecución del modelo. Permite la creación de un fichero nuevo de datos meteorológicos.met o de un fichero de previsión.mod. Los pasos a seguir son los mismos que en el caso anterior, pero ahora hay que rellenar las casillas de número de datos y la periodicidad de los mismos (en minutos). Si el usuario rellena la malla de previsión (y selecciona el fichero de parámetros.ini), se supone que se desea crear un fichero de previsión y en caso contrario se supondrá que es un fichero.met. Las herramientas de edición de datos se describen a continuación. 61

70 Permite borrar un bloque de datos previamente marcado. Para marcar un bloque de datos, hacer click con el botón izquierdo del ratón y manteniéndolo pulsado, arrastrar hasta el final del mismo. Los datos serán eliminados y el resto de datos serán desplazados hacia arriba. Permite añadir un nuevo registro de datos al final del último instante. A parte de estas dos herramientas, se puede usar dos más, las cuales se activan mediante el teclado: Ctrl V: permite pegar un bloque de datos, que previamente había sido copiado al portapapeles de Windows, desde otra aplicación (como Microsoft Excel), reemplazando los datos del bloque que actualmente se tenga marcado en la malla de edición de datos. Crtl F: permite añadir al final de la malla, los datos contenidos en el portapapeles. Sólo se deben haber copiado el bloque de datos a pegar, sin cabeceras de filas o columnas. Crtl T: permite copiar todo el grid de datos y las cabeceras de las filas y columnas. Muy útil para pegar posteriormente en otra aplicación, como Excel, para manipular los datos con ella. Crtl C: permite copiar al portapapeles, el bloque de datos marcados (sin cabeceras de filas y columnas). Chequea los datos de la malla de edición, clasificando los posibles errores en dos tipos: errores críticos y errores no críticos. Los errores críticos deben ser depurados puesto que causarían fallos en la ejecución del modelo y no se activará el botón de salvar en disco mientras no se corrigan dichos errores. Los errores no críticos tienen que ver con la posible validez de los datos, es decir, el sistema supone que son datos dudosos, aunque la decisión sobre su validez o no, debe tomarla el usuario. 62

71 El programa comprueba la siguiente coherencia de los datos y su rango de validez estandar, antes de clasificarlos como posibles errores: El modelo no admite datos erróneos (caracteres distintos de los numéricos o del separador decimal {punto. o coma,}). En caso de existir, la ejecución se detendrá. Para cada instante, debe existir al menos un dato válido de temperatura y otro de pluviometría con el que el modelo pueda realizar sus cálculos. La no existencia de dato de aforo no es considerado como un error crítico, aunque se pierde toda posibilidad de comprobar la fiabilidad del modelo, al no poder confrontar los caudales calculados y observados. Los rangos de valores para cada magnitud, que hacen considerar un dato como error o como dato dudoso son los siguientes: VÁLIDO DUDOSO ERRÓNEO SIN DATO Temperatura (ºC) <-15 y > Pluviometría (mm) > 150 < 0-99 Aforo (m 3 /seg.) > 250 < 0-99 Rangos de validez de datos en ficheros meteorológicos. Notar que el valor Sin dato puede ser personalizado por el usuario, desde el fichero AsterUser.usr, cuyo formato se describe en el apéndice II. En la siguiente figura, se muestra cómo se identifican los errores sobre la malla de edición. 63

72 Localización de errores en ficheros meteorológicos. Permite grabar en disco los datos de la malla de edición. Antes de grabar el fichero, el programa siempre chequea la validez y coherencia de los datos de forma que si algún error crítico es encontrado, no se permitirá la grabación en disco de los datos. Esta forma de actuar el programa, asegura que los ficheros grabados por este módulo siempre serán ficheros válidos y libres de errores. Para usuarios con cierta experiencia en el manejo de ficheros, puede resultar más cómodo abrir el fichero.met con un editor de ficheros de texto como el Notepad de Windows, y añadir al final del fichero, las nuevas filas de datos observados. Es importante recordar, que habrá que modificar también la cabecera de este fichero para que indique el nuevo número de filas de datos. Para conocer el formato de los ficheros meteorológicos.met, consultar el apéndice I. 64

73 Módulo de gestión nival Este módulo se encarga de transformar los datos de espesores y densidades de nieve, tomados en campo, en volúmenes de agua en forma de nieve que se asignarán a cada una de las celdas en las que se ha dividido la cuenca. Estos volúmenes se integran en un fichero (.AFN) que será utilizado por el modelo para ajustar las posibles desviaciones del cálculo de nieve. Este ajuste consiste en sustituir las alturas de nieve (en forma de agua equivalente) en las celdas calculadas por el modelo, por las que figuran el fichero.afn Para mejor comprensión de este apartado, se recomienda la lectura del apartado Ajuste nival del modelo mediante ficheros.afn La forma de introducir los datos de nieve en este módulo determina dos modos de funcionamiento claramente diferenciados. El primero está basado en la creación de ficheros de texto (.CPE y.nie) con los datos de densidades, espesores de nieve y la localización del punto de medida, determinando la ecuación de la ley de innivación (cálculo automático). El segundo se basa en el cálculo externo de esta ley de innivación, y la introducción de sus coeficientes directamente en el módulo por parte del usuario (cálculo manual). Los ficheros necesarios para el funcionamiento de este módulo varían según se utilice el cálculo automático o manual. Para el modo automático serán los ficheros con extensión.cue,.bmp,.cpe (no estrictamente necesario) y.nie, mientras que para el cálculo manual será suficiente con los ficheros.cue y.bmp. Para conocer el contenido de cada uno de estos ficheros, consultar el apéndice I. A continuación se describen ambos modos de funcionamiento de este módulo. 65

74 Modo Automático. La barra de botones para este modo de funcionamiento es el mostrado en la siguiente figura: Barra de botones del modo automático del módulo de gestión nival. La forma de proceder en este caso se describe a continuación: 1. En primer lugar se selecciona la cuenca de trabajo (.CUE), pulsando sobre el botón de cuenca. Una vez cargado este fichero, se comprueba la existencia del fichero de pértigas (.CPE). Si existe, se lee y se dibujan las pértigas en el gráfico de la cuenca. Situándose con el ratón encima de cada pértiga, se muestra información sobre la misma. El fichero de pértigas no es necesario porque el fichero de datos de nieve (.NIE) tiene autonomía absoluta. 2. continuación se procede a cargar el fichero de nieve (.NIE), pulsando ahora sobre el botón de datos nivales. Si no se carga este fichero y no se introducen datos manualmente, sólo se podrá hacer un ajuste manual de la ley de innivación (cálculo manual). Si finalmente se selecciona fichero *.NIE, se cargan sus datos en una malla de edición desde donde el usuario podrá modificarlos. Con el botón, se procede a alternar entre la visualización de los datos de nieve y el esquema gráfico de la cuenca con la visualización de las pértigas de medida. La malla de edición presenta el siguiente: 66

75 Malla de edición de datos de nieve. En la malla de la figura, existen dos puntos de medida o pértigas con datos para dos fechas de medición. En la barra de botones aparecen dos botones con igual icono aunque situándose con el ratón sobre cada uno de ellos, se ofrece la oportuna descripción para que puedan ser diferenciados. Estos botones presentan el icono, y pueden ser usados tanto para añadir una fecha con datos de nieve, como para añadir un nuevo punto de medida. Las nuevas fechas de nieve llevan asociadas dos columnas de datos: una de espesor medido y otra de densidad de nieve. Los nuevos puntos de medida, añaden una fila nueva a la malla de edición de datos, para que se proceda a completar las fechas con mediciones de nieve. Sobre la malla de datos podemos realizar las siguientes acciones: Situando el cursor sobre cualquier dato se puede modificar. Si el dato es numérico, sólo se validará si se pulsa la tecla ENTER. Se avisará en caso de invalidez del dato introducido. Para modificar una fecha, se hace doble clic sobre ella y aparece una ventana donde se puede modificar, verificando la validez de la misma. 67

76 Para añadir o borrar un punto de medida, basta con marcar con el ratón un bloque de 2 o más columnas en una sola fila y hacer clic sobre el botón de añadir o borrar datos, así se añadirá al final de la tabla un nuevo registro o se borrará el registro actual. Para añadir o borrar una fecha de nieve, marcar en una columna, un bloque de dos o más filas, añadiéndose al final una nueva fecha o borrándose la fecha actual. Hay que tener en cuenta que no se realizan comprobaciones respecto a la duplicidad de nombres de lugares de medida o fechas de nieve. Si se marca un bloque de varias filas o columnas, el programa no podrá saber si se quiere operar con fechas de nieve o con lugares de medida, por lo que pedirá que se marque solamente un bloque de filas o columnas. 3. Después de introducir/modificar los datos en la malla, se puede acceder, pulsando sobre el botón a la ventana de cálculo de la ley de innivación, según muestra la siguiente figura. En caso de que para una fecha, algún lugar de medida no disponga de dato, se introducirá el valor -1 en su espesor de nieve o en su densidad ("missing value"). 68

77 Cálculo de la ley de Innivación 4. Ya sea en el modo automático como el manual, el primer paso consiste en seleccionar el grado del polinomio-exponencial que vamos a usar. En forma manual, se deben introducir los coeficientes del polinomio, y en forma automática basta con seleccionar el grado del polinomio. Se puede seleccionar la cota de inicio de nieve, para obligar a que por debajo de esta cota el espesor de nieve sea cero. Asimismo, es posible seleccionar la densidad de nieve, que sólo se empleará en el modo manual, pues en modo automático se usa para cada punto de medida la densidad medida en él. Es importante notar que, al representar la ley de innivación con los valores de estos coeficientes multiplicados por la densidad de la nieve se representa mm de columna de agua y no de nieve. Por esta razón, en la gráfica anterior, no coinciden los valores de las mediciones en campo con los datos representados. El cálculo se realiza siempre para una fecha que aparece en pantalla. 69

78 5. Una vez calculada la ley de innivación y después de pulsar el botón aceptar, se presenta en pantalla los datos de mm de columna de agua equivalente para cada celda de la cuenca. Estos datos se pueden salvar en un fichero.afn para ser usados por el programa ASTER. En caso que se seleccione un nombre de fichero ya existente, los datos se añaden al final del fichero, manteniendo así los datos de otras fechas que pudiese contener. Se muestra también la fecha de ajuste y el volumen de agua en forma de nieve para ese instante en la cuenca. Salvar fichero AFN Módulo de proyectos Este módulo permite la ejecución de manera desatendida de varias hipótesis para una única cuenca, múltiples ejecuciones del modelo para cuencas distintas o una combinación de ambas. Para ello, se prepara un fichero de proyectos.apj (ver formato de estos ficheros en el apéndice I), donde se indican los ficheros utilizados en la sesión de trabajo y el programa procede a ejecutar el modelo para cada una de ellas, generando los pertinentes ficheros de resultados. En caso de que alguna ejecución produzca algún error, se finaliza dicha ejecución y se continúa con la siguiente. El aspecto de este módulo se muestra en la siguiente figura. 70

79 Módulo de ejecución de proyectos En esta figura se ha cargado un fichero de proyecto que contienen 16 ejecuciones para cuencas distintas. El módulo presenta una malla de edición donde se van configurando los ficheros y opciones adicionales de cada ejecución, según la siguiente forma de proceder: Si se tiene ya un fichero de proyecto creado, simplemente se pulsa sobre el botón para seleccionar dicho fichero, y se carga su contenido en la malla de edición. Para modificar alguna de las opciones de cada fila, seleccionar primero dicha fila con el ratón y sus valores se actualizarán en la parte superior de la pantalla anterior. Para seleccionar un nuevo fichero, por ejemplo de parámetros, hacer doble clic con el ratón sobre el nombre del fichero y aparecerá un cuadro de diálogo para la selección del nuevo fichero. De igual forma se procede para cambiar cualquier otro fichero. Se tienen también dos botones que permite, añadir nuevas filas a la malla o eliminar filas existentes. Una vez realizadas las modificaciones deseadas, se debe pulsar el botón incorporarlas a las malla de edición. para Para modificar la fechas de inicio o fin de la ejecución, utilizar las correspondientes barras de desplazamiento. De igual forma, para utilizar los ficheros de previsión (MOD) 71

80 o los ficheros de corrección nival (AFN), marcar primero la casilla de activación u proceder luego a seleccionar el fichero deseado por el procedimiento anterior. Para establecer el mismo periodo de ejecución a todas las sesiones, se selecciona dicho periodo en las barras superiores de fechas y a continuación se pulsa el botón Aplicar a todos. Para crear un nuevo fichero de proyecto, pulsar el botón y proceder a completarlo según se ha explicado. Se puede salvar este nuevo fichero, pulsando el botón. Puede ocurrir que en la malla de edición no quepa toda la información (puesto que los nombres de los ficheros pueden ser muy largos), con lo que parte de la información no se visualizará y aparecerá cortada. Para evitar este inconveniente, se puede modificar el tipo de tipo de letra con la que se escriben los datos en la malla de edición, pulsando para ello en el botón. Existe otro botón en este módulo, representado con el icono que permite importar datos desde ficheros proporcionados por los diferentes SAIH de las diversas Confederaciones. Estos datos completan los ficheros meteorológicos (.MET) para todas las ejecuciones contenidas dentro del fichero de proyecto. Los datos contenidos en estos ficheros de importación reemplazarán los datos de los ficheros.met, con el objetivo de incorporar posibles depuraciones de los datos de origen, asegurando así que son incorporados a los ficheros meteorológicos de cada cuenca. Se puede también seleccionar la opción de Cálculo de hipsometrías nivales, de forma que se calcula la distribución hipsométrica nival para el último instante de simulación y se graba dentro del fichero de informe de cada cuenca.inf. Antes de proceder a la ejecución, se pueden seleccionar los tipos de salidas y formatos de los resultados. Aparte de los ficheros de informe.inf que se generan para cada cuenca, se puede optar por la creación de un fichero en formato.xml con un resumen de las variables más importantes. También se pueden crear ficheros Ascii grid con la distribución espacio-temporal de la precipitación total, nieve precipitada y nieve acumulada en el conjunto de cuencas de la sesión de trabajo. Para reducir el tamaño de los ficheros grid, se debe seleccionar la zona geográfica en la que están ubicadas el conjunto de las cuencas, o bien seleccionar el conjunto de España para ampliar la extensión de la malla geográfica de resultados a todo el territorio español. 72

81 Se posibilita al usuario que los ficheros de grid se generen con el punto (.) como separador decimal, independientemente de la configuración regional que tenga establecida. En el caso de que todas las ejecuciones de la malla de la sesión actual presenten el mismo periodo temporal de simulación, y si tras la ejecución de todas ellas no se ha producido ningún error, se creará un fichero de resultados común llamado AsterResumen.txt. Este fichero contiene los datos estadísticos más importantes para todas las simulaciones y un conjunto de magnitudes de interés, acumuladas para todas las ejecuciones. Estas magnitudes son la precipitación, temperatura, nieve precipitada y acumulada, fusión y las aportaciones en el punto de cierre. El sentido que puede tener la creación de este fichero es considerar el conjunto de cuencas como un bloque, y poder así evaluar las reservas hídricas en este bloque de cuencas. Si se activa la opción Generar ficheros.pdf, se procederá a crear estos ficheros de resultados para cada una de las ejecuciones de la sesión y un fichero.pdf resumen para el conjunto de todas las cuencas. En este fichero resumen se incluyen las siguientes magnitudes de interés: precipitación total en el conjunto de cuencas, temperatura media, nieve precipitada y nieve acumulada. Si existe un fichero de histórico de mediciones nivales (.hmn) con el mismo nombre que el fichero de proyecto ejecutado (.apj), en la gráfica de evolución de la nieve acumulada en el conjunto de cuencas, aparecerán dibujados los registros de este fichero tal y como se muestra en el gráfico siguiente: Evolución nival y registros del.hmn para un conjunto de simulaciones 73

82 Una vez se tiene depurada y completa la malla de edición, se procederá a la ejecución del modelo para todas las filas contenidas en ella, pulsando ahora el botón. Durante el proceso de cálculo, se muestra una barra de progreso que indica el estado en el que se encuentra el conjunto de ejecuciones del modelo. Al final del proceso se indica si la sesión ha finalizado sin errores, o avisa de la aparición de problemas durante la misma. El fichero AsterState.txt contiene la información sobre el estado con que concluyó la última sesión de trabajo. 74

83 Información sobre el estado de Aster. Este botón permite obtener información sobre el estado actual del programa Aster, y de su actual entorno general de trabajo. El aspecto que presenta una típica pantalla de información es el mostrado en la siguiente figura. Pantalla de información general del programa. En el bloque superior, aparece la información relativa al programa Aster, a la cuenca actual de la sesión de trabajo, así como al periodo de cálculo y por último el entorno de 75

84 trabajo de la sesión, determinada por las opciones personales que el usuario tiene configuradas en el fichero de definición de usuario AsterUser.usr. Esta captura de información resulta de vital importancia en el caso de que se quiera comunicar algún problema o anomalía de funcionamiento del programa, porque permitirá reproducir la misma sesión de trabajo que tenía el usuario en el momento de producirse. De especial interés resulta el último apartado de este primer bloque que se refiere a la información de configuración de la sesión actual de trabajo. A continuación se muestra una captura de pantalla con esta información. Información de la configuración de la sesión actual de trabajo. En el bloque inferior de la pantalla general de información, vienen reflejados todos los ficheros activos en la sesión actual. De especial interés para el usuario resulta conocer la ubicación del actual fichero de configuración de sesión de trabajo (AsterUser.usr) puesto que éste controla importantes parámetros de la sesión. La captura de esta pantalla completa de información es de gran interés en el caso de que se haya producido algún error en tiempo de ejecución y debe adjuntarse en el de contacto remitido al servicio de soporte del programa Aster. 76

85 Embalse de Compuerto en el río Carrión (Cordillera Cantábrica) Lago San Mauricio en el parque nacional de Aigüestortes (Pirineo) 77

86 APÉNDICE I. Formato de los ficheros de Aster. A continuación se presenta una tabla con el conjunto de ficheros involucrados de una u otra forma en la sesión de trabajo con el modelo Aster. Se han clasificado según dos criterios: si son estrictamente necesarios para la ejecución del modelo y un segundo criterio que se refiere a si son ficheros de entrada al modelo o si son ficheros creados por el programa, bien porque sean ficheros de resultados o porque sean ficheros de control de errores (columna Entrada/Salida). No todos los ficheros presentes en la tabla se generan durante una sesión de trabajo puesto que algunos de ellos son controlados desde las variables de control del fichero de definición de la sesión de trabajo AsterUser.usr. La creación de algunos de los ficheros de resultados depende de que se tenga instalado cierto software o complemento del sistema operativo, como por ejemplo los ficheros en formato.pdf o los ficheros.xml. El resto de ficheros que no son creados por la aplicación, pero que son utilizados por ella, como los ficheros en formato.mdb, serán completados durante la sesión de trabajo, pero deberán ser abiertos con el software pertinente. El resto de ficheros en formato ascii, pueden ser abiertos con los programas que incluye el sistema operativo (notepad, wordpad, etc). En la siguiente tabla se recogen el conjunto de ficheros que pueden estar asociados a una sesión de trabajo. 78

87 FICHEROS NO NECESARIOS PARA UNA SESIÓN DE TRABAJO FICHEROS IMPRESINDIBLES PARA UNA SESIÓN DE TRABAJO *ASTER. Manual de Usuario Rev. 09/2011 NOMBRE DE FICHERO DESCRIPCIÓN ENTRADA /SALIDA.CUE Definición física e hidrológica de la cuenca Entrada.INI.MET.EST Parámetros que conforman la calibración de la cuenca. Datos meteorológicos y de aforo observados en las estaciones. Datos geográficos y otros, de las estaciones termo pluviométricas y de aforo. Entrada Entrada Entrada.BMP ( Bitmap representativo de la cuenca Entrada.INF.APJ Resultados numéricos de la ejecución del modelo. Fichero de proyecto para la ejecución de múltiples hipótesis. Salida Entrada.MOD Datos de un periodo de previsión Entrada.CPE (*).NIE Descripción de las pértigas nivales o puntos de medida de nieve. Datos de espesor y densidad de nieve para diversas fechas. Entrada Entrada.AFN Estado nival de la cuenca para varias fechas. Entrada.HMN (*) Histórico de mediciones (o estados) nivales. Entrada.PDF Gráficas de resultados Salida AsterUser.usr AsterState.txt Aster-Resumen.txt AsterRuntimeError.txt NieveAcum.txt AsterRes.mdb AsterGis.mdb NomCuenca.XML Nomcuenca_fews_Caudales.xml Nomcuenca_fews_NieAcum.xml DIAG.xml GridNiePrec.xxxxxx GridNieAcum.xxxxxx GridPrecipita.xxxxxx Definición general del ámbito de funcionamiento del programa. Si no existe, se toman los valores por omisión, para las entradas de este fichero. Estado en que finalizó la última ejecución del modelo. Fichero de resumen para la ejecución desde el módulo de proyectos. Descripción de un posible error informático no controlado durante la ejecución del programa. Nieve acumulada para cada cuenca y cada instante en un proceso de ejecuciones múltiples. (Sólo en sesiones de trabajo particulares) Resultados de la última simulación, tanto acumulados como distribuidos. Deben estar presentes estos ficheros en la carpeta donde se realiza la simulación y tener activa la variable EXTRAFILES del fichero AsterUser.usr Resultados de la simulación para cada cuenca. Siempre se crean. Fichero de diagnóstico de la simulación donde se recogen los eventos más destacados. Ficheros en formato Esri AscII grid con los resultados distribuidos. El usuario decide si se crean o no estos ficheros. (*) Deben tener igual nombre que el fichero de cuenca (.cue) pero con su extensión correspondiente. Entrada Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Listado de ficheros utilizados por el modelo Aster. 79

88 El fichero de parámetros.ini puede ser editado por el usuario, en caso de interés, pero no debe ser modificado puesto que se cambiaría la calibración de la cuenca y con ello el comportamiento hidrológico de la misma. A continuación se describen los formatos de los ficheros de Aster, susceptibles de ser modificados por el usuario. Ficheros de Estaciones.EST Los ficheros de estaciones contienen la información del conjunto de estaciones termopluviométricas y de aforo utilizadas para la recopilación de los datos de temperatura y precipitación en diversos puntos de la cuenca o zonas limítrofes así como de los datos de caudales circulantes en el punto de cierre de la misma. El formato es el siguiente: ASTER ESTAC Nombre de la cuenca Número de estaciones meteorológicas Número de estaciones de aforo Versión del archivo Lista estaciones T,P (no utilizado) Lista estaciones Q (no utilizado) Después de esta cabecera, aparece un bloque de datos para cada estación T,P, así: Nombre de la estación Código de la estación Cota de la estación (m) Coeficiente de ajuste Precipitación media anual de la estación (mm) Coordenada X de la estación Coordenada Y de la estación Línea no utilizada Tipo de estación (T,P, TP) 80

89 Y para cada estación de aforo, aparece el bloque de datos siguiente: Nombre de la estación Código de la estación Cota de la estación (m) Línea sin utilizar (debe existir) Coordenada X de la estación Coordenada Y de la estación Línea sin utilizar (debe existir) El orden en que aparecen las estaciones en los ficheros.est determina el orden en que aparecerán los correspondientes datos, para cada estación, en los ficheros de datos meteorológicos (.MET) Ficheros Meteorológicos.MET Los archivos meteorológicos MET contienen los datos de temperatura y precipitación de todas las estaciones meteorológicas y los datos de aforo de todas las estaciones foronómicas. El orden de las estaciones en el fichero MET debe ser el mismo que aparece en el fichero EST. Estos ficheros MET no pueden contener líneas en blanco entre las filas de datos. ASTER DATOS Nombre de la cuenca Número de fechas Número de estaciones meteorológicas Número de estaciones de aforo Fecha de inicio de datos Periodicidad de los datos (en minutos). 81

90 Tem 11 Prec 11 Tem N1 Prec N1 Afo 11. Afo M1 Tem 12 Prec 11 Tem N2 Prec N2 Afo 12 Afo M Tem 1x Prec 1x. Tem Nx Prec Nx Afo 1x Afo Mx En total hay un número de filas igual al número de fechas con datos, N es el número de estaciones Termo pluviométricas y M es el número de estaciones de aforo presentes en la cuenca. Ficheros de Previsión.MOD Los ficheros de previsión (.MOD), no son más que unos ficheros que contienen datos previstos de precipitación y temperatura para un periodo de tiempo. Su estructura es idéntica a la de los ficheros.met, salvo en la cabecera, ya que los MOD no tienen cabecera. Los datos de los aforos observados aparecen como ceros puesto que estos datos no se pueden suponer. Nº de datos de previsión Número de estaciones meteorológicas Número de estaciones de aforo Fecha de inicio de previsión Periodicidad de los datos (en minutos). Tem 11 Prec 11 Tem N1 Prec N1 Afo 11. Afo M1 Tem 12 Prec 11 Tem N2 Prec N2 Afo 12 Afo M Tem 1x Prec 1x. Tem Nx Prec Nx Afo 1x Afo Mx Adicionalmente el fichero.mod puede contener los datos referidos a la hipótesis para la que se generó este fichero. Caso de que existan estos datos, el formato de los mismos es el siguiente: 82

91 [PREVISION. HIPOTESIS] Nº instantes de la hipótesis Cota a la que se realizó la previsión Fecha Inicio Previsión Temperatura primer instante previsión Precipitación primer instante de previsión Temperatura último instante de previsión Precipitación último instante de previsión Ficheros de Parámetros del Modelo.INI A continuación de describen los parámetros involucrados en la calibración y ajuste del modelo: CONDICIONES INICIALES ITA Índice nieve antecedente (ºC) NIEVE Altura Inicial de la nieve (mm) DEPOSITOINF Altura Inicial del Depósito Inferior (mm) DEPOSITOSUP Altura Inicial del Depósito Superior (mm) VOLUMENDISP Volumen Inicial en Depósito de Transferencia (hm³) CAUDALINI Caudal Inicial en la Estación de Aforos Principal (m³/s) DEPÓSITOS ALTDEP Altura del Depósito Superior (mm) ALTVAC Altura Mínima de Vaciado del Depósito Superior (mm) ALTINF Altura de Infiltración para el Depósito Superior (mm) COEFINFIL Coeficiente de Infiltración COEFVACINF Coeficiente de Vaciado del Depósito Inferior COEFVACSUP Coeficiente de Vaciado del Depósito Superior EVAPORACIÓN INDTHOR Índice de Thornthwaite EXPTHOR Exponente de Thornthwaite COEFEVAPINF Coeficiente de Evaporación en Deposito Inferior FUSIÓN NIEVE TEMPBASE Temperatura Base para Comienzo de la Fusión ( C) CAMBIONIEVE Temperatura para Cambio de Precipitación Lluvia-Nieve ( C) 83

92 FFMAX Factor de Fusión Máximo FFMIN Factor de Fusión Mínimo FUNEGMAX Factor de Fusión Negativa Máxima ( C) COEFPERCAL Coeficiente de Ajuste de Pérdida Calorífica de la Nieve ( C) FVIENTO Función Viento (km/h) QRAD Calor por radiación de onda larga (cal/cm 2 ) QCOND Calor por condensación (cal/cm 2 ) GRADIENTES GRADTEMP Gradiente Térmico ( C/1000m) GRADPREC Gradiente de Precipitaciones (mm/m y año) TRANSFERENCIA EXKT Exponente del Coeficiente de Transferencia CKT Coeficiente para el Coeficiente de Transferencia Ficheros de Agua en Forma de Nieve.AFN Los archivos de ajuste nival (AFN: Agua en Forma de Nieve) son el resultado del módulo de ajuste nival. Puede ser de forma automática, por medio de los ficheros NIE, o de forma manual introduciendo los coeficientes de la ley de innivación calculados mediante programas externos. ASTER PERTI Nombre de la cuenca Número de fechas con datos AFN Número de Celdas de la cuenca Fecha del reajuste de nieve primer instante Volumen total de agua en forma de nieve acumulada (hm 3) AFN (mm) primera celda.. AFN (mm) última celda Fecha del reajuste de nieve último instante Volumen total de agua en forma de nieve acumulada (hm 3) AFN (mm) primera celda.. AFN (mm) última celda 84

93 Ficheros Históricos de Mediciones Nivales.HMN Los Históricos de Mediciones Nivales (HMN) son ficheros que contienen los datos de Volumen de Agua en Forma de Nieve calculados a partir de las mediciones de nieve en campo. Sólo se utilizan para visualizar estos valores en las gráficas de simulación o previsión y nunca se utilizan para corregir los datos calculados por el modelo. El nombre del fichero debe ser necesariamente igual al del fichero de cuenca seleccionado, pero con extensión.hmn ASTER HMN Nombre de la cuenca Fecha 1, Valor Medición (hm 3 ), S ó N (Si se visualiza o no) Fecha n, Valor Medición (hm 3 ), S ó N (Si se visualiza o no) Ficheros de Proyectos.APJ Los ficheros de proyecto (.APJ), no son más que unos ficheros con una secuencia de datos para automatizar una secuencia de ejecuciones sucesivas del programa. Fila 1 Nº de ejecuciones en el fichero de proyecto 2 Instante de inicio de ejecución 3 Instante de fin de ejecución 4 Nº de fechas contenidos en el fichero.met 5 Nombre completo del fichero de cuenca.cue 6 Nombre completo del fichero de estaciones.est 7 Nombre completo del fichero de parámetros.ini 8 Nombre completo del fichero de datos.met 9 Nombre completo del fichero de previsión.mod 10 Nombre completo del fichero de pértigas.nie 11 NO / SÍ referente a la existencia de fichero de pértigas 12 NO / SÍ referente a la existencia de fichero de previsión 13 Fecha de inicio del fichero.met 14 Nº celda donde calcular Aster (0 para estación de cierre) 85

94 El bloque de líneas de la 2 a la 13 (inclusive) se repite para cada ejecución. Por comodidad a la hora de ejecutar ficheros de proyectos cuyos ficheros de datos meteorológicos (.MET) integrantes se vayan actualizando periódicamente, se puede establecer el instante de fin de ejecución como nulo (0), y de esta forma se tomará como fecha de fin de ejecución, el último instante con datos contenido en el fichero.met. Ficheros de Nieve.NIE En este tipo de ficheros se indica el espesor de nieve y su densidad medido en las pértigas de la red de control de la red ERHIN, o también otros puntos de medida (telenivómetros, etc.), para unas fechas determinadas. Los ficheros NIE tan solo son requeridos en este módulo, e incluso su utilización es opcional. ASTER PERTI Nombre de la cuenca Número de fechas con datos de nieve Número de puntos de medida Cota 1, Código 1 Cota 2, Código 2... Cota m, Código m Fecha 1 (dd/mm/aa) Espesor 1 (cm) Densidad 1 (g/cm 3 ) Espesor m (cm) Densidad m (g/cm 3 ) Fecha n (dd/mm/aa) Espesor 1 (cm) Densidad 1 (g/cm 3 ) Espesor m (cm) Densidad m (g/cm 3 ) Donde n es el número de fechas con datos de nieve y m es el número de pértigas o puntos de medida de nieve. 86

95 Fichero de Pértigas o Puntos de Medida.CPE El nombre del fichero de pértigas debe ser necesariamente igual al del fichero de cuenca seleccionado, pero con extensión.cpe La descripción de las pértigas o, en general puntos de medida de nieve (p.e., telenivómetros), viene detallada en los ficheros con extensión CPE, y la información que contienen es la siguiente: ASTER CPERTI Nombre de la cuenca Número de pértigas Nombre pértiga Código pértiga Coordenada X de la pértiga Coordenada Y de la pértiga Cota a la que se encuentra la pértiga (m) Coordenadas UTM de la pértiga (sin uso) El segundo bloque de datos, se repite para cada pértiga o punto de medición. 87

96 Ficheros de Hotstart (arranque en caliente) La ejecución ideal del modelo Aster para una cuenca sería iniciarse en un instante temporal en que los valores de las magnitudes fundamentales controladas por el modelo no presenten valores extraordinarios (depósitos de las celdas, caudal circulante por el río, nieve acumulada en las zonas altas, etc.) puesto que de esta forma el modelo tiende a ajustar rápidamente el estado hidrológico de la cuenca con el estado real para el periodo de ejecución. Para poder cumplir este condicionante, se debería comenzar el proceso de ejecución desde el inicio de un año hidrológico. Ahora bien, esta hipótesis no siempre es realizable en la práctica, y para salvar esta situación se crean los ficheros de Hotstart (.sta) que almacenan el estado hidrológico de la cuenca para cada instante, de forma que se puedan iniciar posteriores ejecuciones del modelo en instantes cualesquiera, siempre y cuando se tengan almacenados los estados hidrológicos en los ficheros de hotstart. La presencia de los ficheros de hotstart es muy importante para tener la seguridad que el estado hidrológico inicial de la cuenca es el correcto. Para asegurar que siempre se dispondrá de un estado inicial almacenado en los ficheros de hotstart, se siguen unas normas estrictas durante el proceso de creación de los mismos, que a continuación se describen. En primer lugar, el nombre de los ficheros de hotstart se forma con el código de la cuenca (nombre del fichero de cuenca.cue) y con extensión.sta, y se guardan en la carpeta donde están los ficheros asociados a cada cuenca. Si está activa la carga del hotstart, se intentará cargar el fichero.sta correspondiente. Si no se encuentra este fichero, se intenta carga el fichero Patrón (fichero que almacena el estado para un año hidrológico completo) para esta cuenca, cuyo nombre comienza por P_ más el código de la cuenca. Si se encuentra, se carga el estado de la cuenca para la fecha deseada. Los ficheros de hotstart se van sobrescribiendo conforme se van ejecutando nuevas simulaciones pero siempre se guardan las tres últimas versiones. El fichero de la última ejecución se guarda con el nombre de la cuenca y extensión.sta, el de la ejecución anterior se nombra con el nombre de la cuenca más _1.sta y el de la antepenúltima ejecución se nombre con el nombre de la cuenca más _2.sta. 88

97 Si se desea recuperar el estado de la cuenca desde alguno de los ficheros de ejecuciones anteriores (_1, _2) basta con renombrarlos como el nombre de la cuenca más.sta. Con toda esta dinámica se pretende asegurar que siempre se podrá cargar el estado inicial desde algún fichero de hotstart. El nombre del fichero de hotstart utilizado en una simulación, viene reflejado en el fichero de informes.inf, dentro de la sección de ficheros utilizados. Desde el fichero de usuario, AsterUser.usr se puede activar tanto la carga automática de los estados iniciales de la cuenca desde el fichero de hotstart, como la salvaguarda automática de estos ficheros después de cada sesión. Ver el apéndice II donde se muestran todas las variables controladas por el fichero AsterUser.usr 89

98 Alcazaba (Sierra Nevada) Tormanto (Sistema Central) 90

99 APÉNDICE II. Fichero AsterUser.usr. El ficheros AsterUser.usr, es un fichero que define el ambiente de la sesión de trabajo. Presenta algunas entradas que pueden ser modificadas por el usuario y otras que no deben ser alteradas. Por omisión, debe encontrarse en la misma carpeta donde se instaló el programa. Si se desea tener varios ficheros Asteruser.usr con diferentes configuraciones, se tendrá cada uno de ellos en carpetas distintas donde estarán ubicados el resto de ficheros necesarios para realizar las simulaciones, y se deberá iniciar el programa desde esta carpeta (de forma que sea la carpeta de inicio). En el caso de ejecución desde línea de comandos, el fichero Asteruser.usr deberá presente estar en la misa ubicación que el fichero de proyectos (.apj). Si este fichero no estuviese presente, y por tanto el programa no pudiese configurar la sesión de trabajo, se tomarán unos valores por defecto que el programa tiene establecidos por omisión. 91

100 ENTRADA DESCRIPCIÓN USER= Nombre de usuario. Debe ser un nombre válido proporcionado al usuario y no debe ser cambiado. DIRINIT= Carpeta con la ubicación de los ficheros de Aster (.CUE,.EST,.INI,.MET, ) Por omisión es la carpeta actual. DIRRESU= Carpeta donde se ubicarán los resultados de Aster. Por omisión es la misma carpeta que DIRINIT. NODATA= valor numérico que indica el valor por debajo del cual se considera ausencia de dato para ese instante (caso de que no aparezca esta línea en el fichero, se tomará como NODATA el valor 99). GRADIT= Gradiente de Temperaturas para relleno de huecos de datos meteorológicos. Por omisión -4.5ºC/1000m MNRN= Nº Minutos de ejecución de Aster. Si este nº es mayor que la periodicidad de los datos de entrada, se pone en marcha el proceso de agrupación de datos. Por omisión = 1440 minutos (1 día) MAKE_PDF_RES= Indica si se deben generar ficheros.pdf de resultados para cada pasada. Sus posibles valores son S,N. El nombre del fichero.pdf corresponde con el del fichero.cue, pero con extensión.pdf. SAVEFSTA= Indica si se debe salvar los ficheros de hotstart en las simulaciones. Por omisión S. LOADFSTA= Indica si se debe cargar, desde los ficheros de hotstart almacenados, el estado de la cuenca para el primer instante de simulación. Por omisión N. ESTAEXTRAFILL= Indica si se deben cargar estaciones auxiliares para el relleno de datos meteorológicos. Por omisión N. EXTRAFILES= Indica si se deben generar los ficheros de resultados cuando se ejecuta el modelo desde la línea de comandos a través de un fichero de proyectos.apj. Estos ficheros de resultados son los ficheros de base de datos.mdb. Por omisión N. ESTFROMMALLA= Indica si se deben considerar los puntos de la malla meteorológica de entrada como estaciones reales en la cuenca. Se generan los correspondientes ficheros de estaciones (.EST) para cada cuenca. Por omisión N. RELLENAMETEO= Indica si se debe comprobar la malla meteorológica para proceder al relleno de los huecos meteorológicos. Por omisión N. Opciones configurables desde el fichero AsterUser.usr. 92

101 APÉNDICE III. Ficheros de resultados de Aster. El programa permite generar gran variedad de ficheros de resultados, tanto en formato numérico como gráfico. Desde los diversos módulos del programa se permite exportar las pantallas de resultados a formato de fichero gráfico (.bmp), y desde las opciones de impresión del programa, se pueden generar ficheros en formato.pdf, siempre y cuando se tenga instalado el software adecuado. III.1 Ficheros en formato.ascii La mayor parte de los ficheros de resultados que genera el programa se graban utilizando este formato, puesto que es la forma más flexible de que el usuario pueda manipularlos y adaptarlos a sus procesos de análisis de resultados. III.1.1 Ficheros de resultados distribuidos Son una colección de ficheros en formato Esri ASCII grid, que representan espacialmente las siguientes magnitudes de interés: nieve acumulada en la cuenca, nieve precipitada y precipitación total. Cada fichero representa los valores para cada instante de ejecución, a partir siempre del último instante simulado. El usuario puede elegir cuántos ficheros se generan en cada ejecución. La nomenclatura de estos ficheros es de la forma: GridNiePrec.xxxxxx, GridNieAcum.xxxxxx, Gridprecipita.xxxxxx donde xxxxxx representa un valor numérico que va desde el último instante de simulación hasta el primero. En el caso de que se ejecuten un conjunto de cuencas a través de un fichero de proyectos (.apj), los ficheros de resultados distribuidos representan el área geográfica del conjunto de todas las cuencas. III.1.2 Ficheros de resultados en proceso por lotes Desde el módulo de proyectos se pueden ejecutar una colección de simulaciones, en las que pueden dar multitud de incidencias si los ficheros meteorológicos no están previamente chequeados. Para descubrir qué simulaciones pueden haber ocasionado estas anomalías, se crea el fichero AsterEjecuciones.txt en el que aparece el resultado de la simulación de cada cuenca y el motivo por el que alguna de ellas puede haber finalizado con errores. 93

102 Si el resultado del conjunto de las simulaciones ha sido satisfactorio, se crea un fichero de resultados conjuntos a todas ellas llamado Aster-Resumen.txt donde se totalizan las magnitudes más importantes calculadas por el modelo. Se puede ver su contenido en el apéndice III.3.11 Resultados para una ejecución desde el módulo de proyectos. III.2 Ficheros en formato.xml El programa genera para cada cuenca, un conjunto de tres ficheros de resultados en formato.xml (extensible Markup Language). Estos tres ficheros siguien la siguiente nomenclatura: 1) Nombre_Cuenca.xml: contiene las series de resultados de las magnitudes calculadas por el modelo más importantes. 2) Nombre_Cuenca_fews_Caudales.xml: contiene únicamente las series de caudales observado y calculado para todos los instantes. 3) Nombre_Cuenca_fews_NieAcum.xml: contiene únicamente la serie de nieve acumulada. El siguiente esquema muestra la estructura del primero de estos ficheros: Esquema fichero.xml de resultados. También se genera un fichero diag.xml donde se recogen las incidencias más importantes en el proceso de ejecución del modelo. 94

103 III.3 Fichero general de informe.inf Los resultados proporcionados por el programa pueden ser, según su naturaleza, de dos tipos: gráficos o numéricos. Los resultados gráficos son creados desde las distintas opciones del programa pueden ser impresos o se pueden generar ficheros de salvaguarda (.bmp,.pdf). Los resultados numéricos se generan de forma desatendida para el usuario creándose para ello los ficheros de informe (.inf) o el fichero de resumen para una ejecución del módulo de proyectos (Aster-Resumen.txt). El fichero de resultados.inf, proporciona todos los resultados que se pueden obtener con el modelo Aster. Estos resultados son la base para la representación de las gráficas de resultados, y algunos de ellos sólo se pueden ver, mediante la edición de este fichero. Según la naturaleza de los resultados, éstos se han agrupado en diferentes bloques. Además del fichero.inf, se generan otros ficheros de resultados en formato XML con algunas series numéricas de interés. Estos ficheros tienen el nombre de la cuenca y el nombre de la serie que contienen más la extensión.xml. III.3.1 Información general del programa Este bloque de resultados da información diversa sobre la versión del programa con la que se ha creado el fichero de resultados y otra información variada que puede ser de utilidad en caso de que lo solicite el departamento de soporte técnico. El aspecto que presenta es el siguiente: INFORME MODELO ASTER [C:\DATAG\ASTERW\ASTER32.5\Aster_Caesar\Unifica_Aster_Caesar\Asterw.EX E 25/07/ :36:59] Aster Core: RTN DLY [38;41] Fecha de creación de este informe: 04/08/ :05 95

104 III.3.2 Periodo de cálculo y datos generales de la cuenca de estudio Aquí se presentan algunos datos fisiográficos de interés de la cuenca, los ficheros de trabajos seleccionados por el usuario y los periodos de tiempo que comprenden los ficheros meteorológicos cargados y el periodo de tiempo seleccionado para realizar la simulación, tal y como puede observarse en el siguiente ejemplo: ---- DATOS FISICOS DE LA CUENCA Nombre Cuenca...:ARAGON_YESA Superficie...: km² Altitud media...: m Altitud máxima..: m Altitud mínima..:471.0 m Número de Celdas: 590 Se calcula en la E.A.: E029 (Embalse de Yesa) ---- DATOS METEOROLÓGICOS -- PERIODO ORIGINAL Dato Inicial.: 01/10/ :00 Dato final.: 04/06/ :00 Periodicidad de los datos: Diarios ---- DATOS DE SIMULACION -- PERIODO SIMULADO Dato Inicial.: 01/10/ :00 Dato final.: 04/06/ :00 Número de datos: 1343 Periodicidad de la ejecución: Diarios ---- DATOS DE PREVISION -- PERIODO DE PREVISION No se realiza previsión. -- FICHEROS UTILIZADOS Cuenca... : C:\DATAG\ASTERW\Calibraciones-2006\Ebro_ \Nueva\Aragon_Yesa.CUE Bitmap : C:\DATAG\ASTERW\Calibraciones-2006\Ebro_ \Nueva\Aragon_Yesa.BMP Estaciones : C:\DATAG\ASTERW\Calibraciones-2006\Ebro_ \Nueva\Aragon_Yesa.est Parámetros : C:\DATAG\ASTERW\Calibraciones-2006\Ebro_ \Nueva\Aragon_yesa.ini Datos MTO. : C:\DATAG\ASTERW\Calibraciones-2006\Ebro_ \Nueva\Aragon_Yesa-dia.MET ND: Dato No Disponible 96

105 III.3.3 Parámetros estadísticos del ajuste Se muestran los parámetros estadísticos que definen la bondad de la simulación realizada. La definición de estos parámetros puede verse en el apéndice IV PARAMETROS DE AJUSTE Coeficiente de Correlación, R = NTD = Coeficiente de variabilidad, CoVb = Relación residuos-caudal medio, S = III.3.4 Datos hidro-morfológicos y balance hidrológico Este es uno de los bloques de resultados más importantes porque de él se pueden extraer conclusiones sobre el comportamiento hidrológico de la cuenca (balance hidrológico) y se obtienen órdenes de magnitud respecto de las variables hidrológicas más importantes para el periodo simulado. -- DATOS HIDRO-MORFOLÓGICOS DE LA CUENCA (PERIODO DE SIMULACIÓN) Coeficiente de Evaporación: Coef.Escorrentía Calculado: Coef.Escorrentía Observado: BALANCE HIDROLÓGICO (PERIODO DE SIMULACIÓN) Precipitación Total (Hm³) : Evaporación Total (Hm³) : Incremento Depósitos(Hm³) : Incremento Nieve Acumulada(Hm³): 0.0 Aportación Calculada (Hm³) : Aportación Observada (Hm³) : Incremento Depósitos (%) : Inc.Depósitos/Preci.Total (%) :

106 III.3.5 Balance nival Este bloque de resultados únicamente aparece en el caso de que se haya seleccionado, en la pantalla de selección de ficheros de trabajo, la opción de visualización de los datos históricos de mediciones nivales (.hmn). Este bloque de resultados informa sobre la diferencia entre la nieve acumulada calculada por el modelo y la que figura en el fichero.hmn, que fue obtenida mediante campañas de medición en campo. -- BALANCE NIVAL EN FECHAS CON DATOS DE CAMPO(PERIODO DE SIMULACIÓN) Nº Fechas con Datos Nivales de Campo : 12 Modelo Aster. Total Nieve Acumulada(Hm³) : Mediciones Campo. Total Nieve Acumulada(Hm³): Diferencia Nieve Calc. por Modelo - Mediciones Campo (%) : III.3.6 Resumen de datos meteorológicos En este bloque aparecen resumidos los datos meteorológicos tanto en estaciones meteorológicas como en la cuenca completa DATOS DE ESTACIONES METEOROLOGICAS (SIMULACIÓN + PREVISIÓN) -- PRECIPITACIONES Estación: A268Y AR.ESCA(ISABA) Máxima = 49.6 mm Total = mm Estación: A271Y AR.ARAGÓN(CANFRANC Máxima = 46.2 mm Total = mm Estación: A061Y SUBORDÁN/JAVIERRAG Máxima = 70.6 mm Total = mm Estación: P016Y PLV. ANSÓ Máxima = 52.6 mm Total = mm Estación: P017Y PLV.LOBERA D' ONSE Máxima = 98.4 mm Total = mm Estación: P015Y PLV. HECHO Máxima = 90.0 mm Total = mm -- TEMPERATURAS Estación: A268Y AR.ESCA(ISABA) Máxima = 25.7 C Mínima = -5.3 C Media =11.2 C Estación: A271Y AR.ARAGÓN(CANFRANC Máxima = 25.6 C Mínima = -7.9 C Media =10.4 C Estación: P016Y PLV. ANSÓ 98

107 Máxima = 26.4 C Mínima = -7.0 C Media =10.2 C Estación: P015Y PLV. HECHO Máxima = 25.7 C Mínima = -6.7 C Media =10.0 C ---- DATOS GENERALES PARA LA CUENCA COMPLETA (SÓLO PERIODO DE SIMULACIÓN) -- TEMPERATURAS Máxima Fecha Mínima Fecha Media 24.0 C 14/08/ : C 26/01/ : C -- PRECIPITACIONES Máxima Fecha Total 51.1 mm 07/09/ : mm -- NIEVE PRECIPITADA/ACUMULADA Máxima Fecha Máxima Fecha 23.6 mm 29/01/ : Hm³ 05/02/ :00 -- CAUDALES CALCULADOS (SIMULACION) Máximo Fecha Mínimo Fecha Medio Total m³/s 02/12/ : m³/s 24/09/ : m³/s Hm³ -- CAUDALES OBSERVADOS (SIMULACION) Máximo Fecha Mínimo Fecha Total m³/s 04/02/ :00 ND ND Hm³ III.3.7 Hipsometrías nivales Este bloque únicamente aparece si se seleccionó la opción de cálculo Informe de nieve acumulada por intervalo de cotas, que permite que para la fecha seleccionada y para el intervalo de cotas elegido, se proporcionen datos de volúmenes de agua en forma de nieve equivalentes almacenados, superficies innivadas, cota de inicio de nieve y alturas de agua equivalente para cada franja de cotas. 99

108 SUPERFICIE INNIVADA Y VOLÚMENES ALMACENADOS POR COTAS Fecha: 05/03/ :00:00 Intervalo (m): 100 Cota Inicio Nieve (m): 1518 Superficie Total Innivada (Km²): (37.4 %) Altura Agua Equiv. Media(mm): Volumen Agua en forma de Nieve(Hm³): 36.9 Intervalo Cotas(m) Superficie Cuenca (Km²) Superficie Innivada (Km²) Volumen Almacenado Hm³) Altura Agua Sup./sup. total innivada Vol./vol. Total almacenado Equivalente (mm) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (0.0 %) 0.00 (0.0 %) (6.5 %) 0.09 (0.3 %) (17.0 %) 1.33 (3.6 %) (14.8 %) 3.04 (8.2 %) (12.5 %) 4.01 (10.8 %) (6.9 %) 2.75 (7.5 %) (7.7 %) 3.80 (10.3 %) (5.1 %) 2.79 (7.5 %) (9.1 %) 5.42 (14.7 %) III.3.8 Datos de resultados mensuales Este bloque presenta las variables meteorológicas e hidrológicas, agrupadas por meses. Según la naturaleza de las mismas, los resultados pueden ser valores medios o acumulados para cada mes DATOS MENSUALES Temp Prec. NievePre NieveAc Evap. ApCalc ApObs ( C) (mm) (mm) (mm) (mm) (hm³) (hm³) ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr may jun TOTAL:

109 III.3.9 VAFN y Temperatura calculados en los puntos de control nival En este bloque se presentan los resultados de volumen de agua en forma de nieve (VAFN) y temperatura calculados por el modelo, en las celdas donde se encuentran ubicados los puntos de control nival. --- VOLUMEN DE AGUA EN FORMA DE NIEVE (mm) EN LOS PUNTOS DE CONTROL NIVAL Cota celda (m): 2601, ,67 Fecha / Código P11021 P /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : TEMPERATURA (ºC) EN LOS PUNTOS DE CONTROL NIVAL Fecha / Código P11021 P /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ :

110 III.3.10 Resultados instantáneos En este bloque se presentan los resultados numéricos instantáneos (dependiendo de la periodicidad de ejecución seleccionada por el usuario) más importantes y que son la base para la creación de la mayoría de los gráficos de resultados del modelo. En función de si se seleccionó fichero de previsión (.mod), puede aparecer una columna más con los datos de aportaciones previstas para este periodo de previsión. [Datos Numéricos] Fecha Temp Prec NievePre NieveAc Evap Fusión Qcalc Qobs ApCcInst ApObInst ApCcAc ApObAc ApObMixAc dd/mm/aaaa hh:nn C mm mm hm³ mm hm³ m³/s m³/s hm³ hm³ hm³ hm³ hm³ 01/10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : Las magnitudes incluidas en este fichero tienen un claro significado y sólo cabe comentar que la llamada aportación Observada Mixta Acumulada (ApObMixAc) se calcula acumulando los datos de la aportación instantánea observada para aquellos instantes en los que se disponga de dato de aforo observado y para el resto de instantes donde no se dispone de este dato, se acumulada la correspondiente aportación instantánea calculada por el modelo. De esta forma, se dispone de una variable que aglutina todas las aportaciones observadas, y que además no presenta ausencia de datos lo que haría inviable cualquier comparativa con las correspondientes magnitudes calculadas por el modelo. 102

111 III.3.11 Resultados para una ejecución desde el módulo de proyectos Desde el módulo de proyectos, se podía ejecutar un conjunto de cuencas, para las que se generan sus correspondientes ficheros de resultados (.inf) y se crea además un fichero resumen donde se reúnen las variables hidrológicas para el conjunto de las simulaciones. Este fichero tiene un nombre fijo (Aster-Resumen.txt) y se ubica en la misma carpeta donde se encuentre el fichero de proyectos (.apj). Los bloques de resultados presentes en este fichero son los siguientes: - Información general del programa: INFORME MODELO ASTER [C:\DATAG\ASTERW\ASTER32.5\Aster_Caesar\Unifica_Aster_Caesar\Asterw.EXE 25/07/ :36:59] I75 Verdadero Verdadero Verdadero Aster Core: RTN DLY [19;19] Fecha de creación de este informe: 07/08/ :47 ND: Dato No Disponible. 103

112 - Conjunto de variables hidrológicas y estadísticas para cada cuenca: PERIODO DE SIMULACIÓN Coef. TMed PrecTot CotaInicio Max_Nie Fecha_Max Nie_Acum Sup_Inniv % Sup QCalc_Fin QObs_Fin Apor_Calc Apor_Obs Cuenca Periodo Correlación NTD (ºC) (mm) Nieve (m) Acum(Hm³) Nie Acum Final(Hm³) (Km²) Innivada (m³/s) (m³/s) (Hm³) (Hm³) ARAGON_YESA 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % ARA_BOL 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % CINCA_ESCA 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % ESERA_CAMPO 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % GALL_BUBAL 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % GARONA_BOS 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % 10.0 ND ND PALLA_TALARN 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % RIB_PSUERT 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % SEGRE_SEO 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : % VALIRA_SEO 01/10/ :00-04/06/ : /03/ : %

113 - Balance nival para el conjunto de cuencas: Si el fichero de histórico de mediciones nivales (.hmn) se encuentra presente en la carpeta donde se ubica el fichero de proyectos, se crea un bloque de resultados donde se comparan los valores nivales calculados por el modelo para el conjunto de cuencas y los valores presentes en este fichero y que habrán sido obtenidos mediante campañas de medición nival: BALANCE NIVAL EN FECHAS CON DATOS DE CAMPO(PERIODO DE SIMULACIÓN) Nº Fechas con Datos Nivales de Campo : 6 Modelo Aster. Total Nieve Acumulada(Hm³) : Mediciones Campo. Total Nieve Acumulada(Hm³): Diferencia Nieve Calc. por Modelo - Mediciones Campo (%) : Variables hidrológicas de interés: Se presentan un conjunto de columnas con las variables hidrológicas resumen para el conjunto de cuencas y para cada instante de la simulación. Precipitación Temperatura Nieve Nieve Fusión Aport. Calc. Aport. Obs. Aport.Obs.Mixta. Fecha Total(Hm³) Media(ºC) Prec(Hm³) Acum(Hm³) (Hm³) Acumulada(Hm³) Acumulada(Hm³) Acumulada(Hm³) /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : /10/ : III.4 Ficheros en formato.mdb Los resultados generados por el modelo pueden ser grabados en dos ficheros en formato Microsoft Access (.MDB), y cuyos nombres de ficheros deben ser los siguientes: AsterRes.MDB y AsterGIS.MDB. La grabación de los resultados en estas bases de datos se activa desde la entrada EXTRAFILES del fichero AsterUser.usr. La presencia de estos ficheros es mantenida por compatibilidad puesto que los ficheros de datos distribuidos representan gráficamente esta misma información. La activación de este parámetro puede ralentizar considerablemente el proceso de grabación de resultados del modelo. 105

114 APÉNDICE IV. Formulación básica del modelo Aster IV.1 Cálculo de la temperatura y precipitación en las celdas de la cuenca La temperatura y precipitación sobre una celda concreta se calculan a partir de todas las estaciones meteorológicas incluidas en el fichero de estaciones.est (activas) y que tengan dato válido para ese instante. La temperatura en las celdas se calcula así: T a i n 1 d 1 2 i * T i n i 1 temp 1000 d 1 2 i * H a H i donde T a es la temperatura de la celda, d i es la distancia geométrica entre el centro de la celda y la estación, H a y H i son las cotas de la celda y la estación, T i es la temperatura (enºc) registrada en la estación y temp es el gradiente de temperaturas de la cuenca, definido en el fichero de parámetros.ini. Por su parte la precipitación en las celdas se calcula así: P a i n 1 d 1 2 i P i * 1 i n prec PrMed 1 d 1 2 i i * H a H i donde los parámetros son iguales que en el caso anterior, y PrMed i es la precipitación media anual en la estación, P i es la precipitación (en mm) registrada en la estación y prec es el gradiente de precipitaciones definido en el fichero de parámetros.ini. 106

115 Es importante resaltar que cuando la precipitación registrada en la estación es cero, el numerador no se calcula (puesto que daría un valor mayor que cero), y su valor se toma como cero, pero el denominador sí se calcula para hacer pesar este dato en el cómputo global. También notar, que este término siempre tiene que ser mayor o igual que cero, para cada estación término del sumatorio. Para el cálculo de la temperatura media y precipitación total en la cuenca, se pondera cada dato obtenido en la celda según su superficie ya que las celdas no tienen la misma superficie. La fórmula general de ponderación para obtener la media D m de un dato cualquiera D i que se produce sobre una superficie SuperfC i para una superficie global SupTotal será: D m D * SuperfC i SupTotal i De esta forma, todos los datos medios para la cuenca que se obtienen a partir de datos de celda deben estar ponderados: altitud media y los datos medios de temperatura, precipitación, acumulación de nieve y evaporación. IV.2 Cálculo de la Temperatura y Precipitación en el periodo de previsión. Los datos Termométricos y Pluviométricos interpolados a partir de la hipótesis de previsión se calculan como: Temperatura en una estación: T est T prev temp *( CotaEst CotaRe f ) /1000 donde T est es la temperatura calculada en la estación, T prev es la temperatura prevista para el día de previsión, temp es el gradiente de temperatura, Cota Est es la cota a la que se encuentra la estación, Precipitación en una estación: Cota Re f es la cota a la que se realiza la previsión. P est P prev *(1 ( Cota CotaRe ) * / Pr ecimedi ) est f pre 107

116 los parámetros son análogos al caso anterior y PreciMedi es la precipitación media anual de la estación (viene en los ficheros.est). IV.3 Coeficientes de bondad del ajuste. Los coeficientes que definen la bondad del ajuste realizado, son los siguientes: COEFICIENTE DE CORRELACIÓN R, entre los caudales observados y calculados. Indica la covarianza entre los valores observados y calculados, variando entre 1 y -1. R = (Qc - Qc )(Qo - Qo ) (Qc - Qc ) 2 (Qo - Qo ) 2 donde: Qo y Qc: caudales observados y calculados para toda la serie disponible. Qo y Qc: medias respectivas de caudales observados y calculados en los días que sirven para calcular el coeficiente. Según esta fórmula, un comportamiento sólo homotético entre las dos poblaciones proporcionará un valor de R elevado (así, si Qc = k Qo R=1). El sincronismo en magnitud de los picos de caudal hace aumentar el valor de R. CRITERIO DE NASH o NTD. Este criterio representa la relación entre la varianza residual y la varianza de los caudales observados; para valores próximos a cero o negativos, la media anual es mejor estimador que los caudales calculados por el modelo. El criterio NTD es complementario al coeficiente R, indicando la magnitud de la diferencia entre los caudales observados calculados. 2 (Qc- Qo) NTD=1-2 (Qo- Qo) En definitiva, un valor alto de R y bajo de NTD señalaría una buena respuesta a los aguaceros, pero sin la magnitud adecuada (comportamiento homotético) y, al contrario, un NTD alto (en este caso, R suele superar 0,5) indicaría una buena respuesta en 108

117 magnitud a los aguaceros pero con los picos de caudal atenuados o con falta de sincronismo. RELACIÓN DE LAS DESVIACIONES TÍPICAS ENTRE EL CAUDAL CALCULADO Y EL OBSERVADO, CoVb 2 (Qc - Qc ) CoVb= 2 (Qo - Qo ) Se trata de un indicador de variabilidad: CoVb > 1: el caudal calculado tiene mayor variabilidad (oscilación con respecto a la media) que el observado. Con R=1, indica que el modelo calcula más agua. CoVb < 1: el caudal calculado tiene menor variabilidad. RELACIÓN ENTRE LA DESVIACIÓN TÍPICA DE LOS RESIDUOS Y LOS CAUDALES MEDIOS OBSERVADOS, S: S = (Qc - Qo n Qo ) 2 Su valor óptimo es 0, y suele estar en torno a 0,5. Este criterio está relacionado con el NTD, al estar ambos basados en la suma de cuadrados. 109

118 Soporte técnico y errores de programa Durante la ejecución del programa, pueden producirse ciertas situaciones en las que el usuario puede tener dificultades en solucionar algunos problemas o errores que se produzcan. En primer lugar, habrá que distinguir si esta circunstancia se debe a un error de programa (ajeno a las actuaciones del usuario) o a una posible problemática que el usuario no sabe resolver. Como ejemplo del primer caso cabe citar los errores de aplicación que muestran un mensaje crítico indicando el tipo de error producido y finalizando la ejecución del programa. En el segundo caso tenemos las situaciones en las que el programa impide realizar un tipo de acción debido a algún error en los datos de entrada, o a la falta de algún dato o fichero necesario. En cualquier caso, se debe poner en contacto con el servicio técnico y de soporte dedicado al mantenimiento del programa, proporcionando la mayor cantidad de información posible para reproducir esta situación. Antes de ello, se debe recopilar la siguiente información para adjuntarla junto con la explicación del proceso que genera esta situación: Versión del programa instalado y usuario que lo ejecuta. Esta información puede obtenerse desde el botón del programa. de la pantalla principal Ficheros de trabajo cargados. Todos los ficheros que se tienen cargados en el momento de producirse el error. Estos ficheros son:.cue,.est,.ini,.met,.afn (si procede),.mod (si procede),.apj (si procede),.nie (si procede) y el fichero AsterUser.usr. Captura de la pantalla del mensaje de error, o en su defecto una copia exacta del mensaje de error o advertencia mostrado. Los ficheros AsterState.txt o AsterRuntimeError.txt que el programa genera cuando se produce el error. Según la naturaleza del error, estos ficheros pueden no generarse, por lo que habrá que comprobar la fecha en la que se generaron éstos para asegurarse que corresponden a la situación anómala producida. 110

119 Toda esta información deberá ser remitida a la dirección de correo electrónico aster@ing75.com junto con una explicación lo más detallada posible sobre las circunstancias en las que se produce el error, indicando cualquier comentario que el usuario considere de interés. También puede ponerse en contacto telefónico con: Ingeniería 75 S.A. Velázquez 87, 4º dcha MADRID Tef.: Fax:

120 Bachimaña, cuenca del río Gállego (Pirineo) Aguas Tuertas, Aragón Subordán (Pirineo) 112